Fundamentos de Circuitos Digitales: Combinacionales y Secuenciales

1. Diferencia entre circuitos combinacionales y secuenciales

Un circuito combinacional es aquel cuya salida es función exclusivamente del estado de sus entradas (0, 1). Está compuesto por puertas lógicas y no debe presentar realimentación; es decir, ninguna salida de un componente debe usarse como entrada del mismo circuito.

Un circuito secuencial es aquel en el que sus salidas no solo dependen de sus entradas actuales, sino también de una secuencia de entradas anteriores.

2. Clasificación de circuitos digitales

• Combinacionales:
  • Comunicación: Codificador, decodificador, multiplexor, demultiplexor.
  • Aritméticos: Sumador, comparador.

3. Funciones de los componentes

Codificador

Su función es la conversión de código (de usuario a máquina). Posee 9 líneas de entrada y 4 de salida (ejemplo: 74147). Su aplicación se encuentra en todos los dispositivos de entrada, como los teclados.

Decodificador

Su función es cambiar el lenguaje de máquina al lenguaje de usuario. Se aplica en todos los dispositivos de salida (funciones lógicas, ej: 7447). En cuanto a sus entradas y salidas: si tiene N entradas, tendrá 2^N salidas (ejemplo: 4 entradas, 16 salidas con el 74154).

Multiplexor

Su función es enviar por un solo canal de salida alguna de las informaciones presentes en varias líneas de entrada. Está formado por N líneas de entrada, una salida y n entradas de control, donde n son las entradas de control y 2ⁿ las entradas de datos. Aplicaciones: chips 74153, dispensadores de bebidas y cajeros automáticos.

Demultiplexor

Su función es seleccionar una salida específica entre varias para mostrar un dato. Tiene 1 entrada de datos y 2ⁿ salidas (ejemplo: 7442). Aplicación: transmisiones de datos de distintas fuentes por una línea hacia su destino.

Sumador

El chip 7483 calcula la operación suma en 4 bits y entrega los resultados en 4 bits. Posee dos pines clave:

• C0: Sirve para elegir si se usa el chip como sumador (conectado a GND) o como restador (conectado a VCC).
• C4: Pin donde se asigna la reserva de la suma.

Se utiliza en calculadoras y teclados. Para resultados mayores a 10 en displays, se debe sumar 6 al resultado binario.

Comparador

Compara dos señales de entrada y varía la salida en función de cuál es mayor. Utiliza 4 números de 8 pines y entradas que facilitan la conexión en cascada para trabajar con más bits. Ejemplo: alarmas de reloj.

4. Diseño de funciones lógicas en un decodificador

Para diseñar funciones lógicas mediante un decodificador, se utiliza el método de minterms y su correspondiente tabla de verdad. Si la función se expresa como producto de sumas (Pi), se debe invertir la tabla de verdad para determinar la ubicación correcta de los valores.