Componentes Esenciales de la Lógica Digital: Circuitos Combinacionales y Secuenciales

Circuitos Lógicos Fundamentales

Circuito Combinacional

Es aquel sistema lógico cuya salida depende en todo momento de los valores binarios que adopten las variables de entrada.

Circuito Secuencial

Es aquel cuya salida, en cualquier momento, depende no solo de la entrada al circuito en ese instante determinado, sino también de la evolución que haya experimentado anteriormente; es decir, de la secuencia de entradas a que estuvo sometido.

Componentes Combinacionales Comunes

Decodificadores

Un decodificador es un circuito integrado combinacional que presenta n entradas o líneas de selección y N salidas o líneas seleccionadas (siendo N ≤ 2ⁿ). Se representa simbólicamente como n/N.

Pueden ser de nivel activo:

• Alto: Una línea se encuentra activa cuando está a nivel lógico '1'.
• Bajo: Una línea se encuentra activa cuando está a nivel lógico '0'.

Demultiplexador (DEMUX)

Es un sistema que posee una entrada de información, n líneas de control o selección y N salidas (siendo N ≤ 2ⁿ). Se representa por 1/N. Dirige la señal de entrada a una de las salidas seleccionada por las líneas de control.

Codificadores

Es un circuito integrado combinacional que presenta N líneas de entrada (siendo N ≤ 2ⁿ) y n líneas de salida. En las salidas aparece el código binario correspondiente a la línea de entrada activa en ese momento.

Multiplexador (MUX)

Es un circuito combinacional que presenta n líneas de control, N entradas (siendo N ≤ 2ⁿ) y una salida. En la salida aparece el valor de la línea de entrada seleccionada por el código binario de las líneas de control.

Convertidores de Código

Permiten el paso de un código presente en las señales de entrada a otro distinto en las señales de salida.

Comparador

Un comparador es un circuito combinacional que compara dos números binarios (por ejemplo, A y B, cada uno con n bits). Generalmente, tiene 2n entradas (n para A y n para B) y tres salidas que indican si A es mayor que B (A > B), A es igual a B (A = B) o A es menor que B (A < B).

Clasificación de Circuitos Secuenciales

• Asíncronos: Los cambios de estado tienen lugar cuando están presentes las entradas adecuadas, sin una señal de temporización común.
• Síncronos: Los cambios de estado tienen lugar cuando, además de estar presentes las entradas necesarias, se produce la transición de una cierta señal compartida por todos los biestables del sistema y que, por tanto, sincroniza su funcionamiento. Esta señal se denomina reloj del sistema (clock en su término anglosajón), y es típicamente periódica.

Tipos de Biestables (Flip-Flops)

Biestable R-S (Reset-Set)

Es un biestable asíncrono muy sencillo, capaz de almacenar el estado binario de una variable (un bit). Las señales R (Reset) y S (Set) son las entradas del biestable. Las salidas son Q y su complementaria, Q negada (Q'). En un biestable son posibles dos estados estables, que se presentan solamente cuando las dos salidas toman valores complementarios.

Biestable T (Toggle)

Muy utilizados en contadores, cambian de estado (conmutan o 'toggle') durante las transiciones activas (por ejemplo, de 0 a 1 o de 1 a 0, según el diseño) de una señal de entrada designada como T. Se obtiene, de esta manera, una señal de salida cuya frecuencia es la mitad de la correspondiente a la señal de entrada T. No se encuentran disponibles comercialmente como circuitos integrados discretos, por lo que deben ser construidos a partir de otros tipos de biestables (como J-K o D).

Biestable Latch (Cerrojo)

En los biestables tipo Latch (por ejemplo, Latch D), la salida Q sigue a la entrada D mientras que la señal de habilitación o cierre (Enable o Latch) está activa. Cuando esta señal pasa a estar inactiva, la señal de salida Q se queda enclavada (mantiene) en su último estado.

Biestable D (Data o Delay)

En los biestables D síncronos (activados por flanco), la entrada D se transfiere a la salida Q únicamente durante las transiciones activas (flanco de subida o bajada) de un impulso de reloj C (Clock).