Sistemas Digitais Circuitos Combinatórios Típicos

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1 Sistemas Digitais Circuitos Combinatórios Típicos João Paulo Baptista de Carvalho (Prof. Auxiliar do IST)

2 Descodificadores Um descodificador é um circuito combinatório que permite, perante uma combinação de entradas, activar uma e só uma saída. Descodificador :4 Palavra IN IN Out Out Out Out Uke Sistemas Digitais

3 Descodificadores (II) Um descodificador binário de entradas (:8) m = A B C Palavra ABC S S S S S4 S5 S6 S7 m 7 = ABC Uke Sistemas Digitais

4 Descodificadores (III) m = A B C Estrutura interna de um descodificador binário de entradas /8 C B A m 7 = ABC Uke Sistemas Digitais 4

5 Descodificadores (IV) - Exemplos Descodificador :8 C B A 4 / Simbologia Enable: entrada(s) que tem que estar activa(s) para que o descodificador funcione Descodificador :8 Descodificador :8 com saídas activas a LOW (construído a partir de NANDs) X/Y Descodificador BCD/Decimal Dual Decoder :4 C B A Uke Sistemas Digitais 5

6 Descodificadores (V) Implementação de funções utilizando descodificadores Cada saída do descodificador corresponde a um mintermo das variáveis de entrada Como cada função pode ser expressa sob a forma de uma soma de mintermos, a implementação é directa. Exemplo: F(A,B,C)=Σm(,,,5) BIN/-OF-8 F C B A Uke Sistemas Digitais 6

7 Descodificadores (VI) Implementação de mais do que uma função utilizando descodificadores. Exemplo: F(X,Y,Z)=Σm(,5,7) F(X,Y,Z)=Σm(,,4) Q: Porque motivo se utiliza um NAND, se o que se pretende implementar é uma soma (OR)? Uke Sistemas Digitais 7

8 Descodificadores (VII) Obtenção de um descodificador 4:6 a partir de descodificadores :4 BIN /-of-4 BIN /-of-4 Enable geral A A En En BIN /-of-4 En BIN /-of-4 En 8 9 BIN /-of-4 A A En 4 5 Uke Sistemas Digitais 8

9 Codificadores O codificador é um circuito combinatório que permite, perante a activação de uma entrada, gerar a palavra de código correspondente a essa entrada (codificação). Um codificador de palavras de n bits tem n entradas (correspondentes ao número de palavras) e n saídas) I I I I A A CODIFICADOR 4: Codificadores de Prioridade: Permitem a activação de mais de uma entrada simultaneamente gerando a codificação correspondente à entrada mais prioritária activa Uke Sistemas Digitais 9

10 Multiplexeres O Multiplexer é um circuito combinatório que permite encaminhar uma de n entradas de dados para a saída. A entrada a encaminhar é especificada através de sinais de selecção MULTIPLEXER 4: S S OUT D S S EN } MUX D D D D D D OUT Entradas de Dados Entradas de Controlo Saída D (Selecção e Habilitação) Uke Sistemas Digitais

11 Multiplexeres (II) Estrutura Interna S S D } MUX OUT S S OUT D D D D D D D S S D D D D S S OUT X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X D D D OUT D Uke Sistemas Digitais

12 Multiplexeres (III) Estrutura Interna c/ Enable activo a Low En S S D D O D D Uke Sistemas Digitais

13 Multiplexeres (IV) Simbologia QUAD MUX : DUAL MUX 4: Uke Sistemas Digitais

14 Multiplexeres (V) Expansão de Multiplexers: Obtenção de um Mux 6: a partir de 5 Mux 4: Uke Sistemas Digitais 4

15 Multiplexeres (VI) Expansão de Multiplexers: Obtenção de um Mux 6: a partir de 4 Mux 4: e um descodificador I I I I I4 I5 I6 I7 I8 I9 I I S S S S S S MUX En } MUX En } MUX En } S S I I I4 I5 S S MUX En } S S /4 Uke Sistemas Digitais 5

16 Multiplexeres (VII) Multiplexagem e Desmultiplexagem S S } MUX S S } DEMUX D O D D D D D D D Uke Sistemas Digitais 6

17 Multiplexeres (VIII) Implementação de funções Um mux é construído internamente como uma soma de produtos de todas as variáveis de selecção, ou seja, por uma soma de mintermos, pelo que pode ser facilmente utilizado para implementar funções AB f(a,b) Com um multiplexer de n variáveis de selecção, podese construir qualquer função de n variáveis Uke Sistemas Digitais 7

18 Multiplexeres (IX) Implementação de funções (cont.) Mas é possível ir mais longe: Com o mesmo mux e um NOT, pode-se implementar qualquer função de variáveis ABC F(A,B,C) ABC F(A,B,C) Para A= e B=, a função é sempre Com um multiplexer de n variáveis de selecção, e um inversor, pode-se construir qualquer função de n+ variáveis Uke Sistemas Digitais 8 F = F = C F = F = C Para A= e B=, a função toma o valor de C

19 Demultiplexeres e Descodificadores Um Descodificador com Enable é equivalente a um Demultiplexer, sendo as entradas de dados do primeiro as entradas de selecção do segundo, e a entrada de Enable do primeiro a entrada de dados do segundo. Nota: a simbologia altera-se de acordo com a funcionalidade do circuito. DUAL DMUX :4 DUAL DECODER :4 Uke Sistemas Digitais 9

20 Saídas Tri-State As saídas das portas e circuitos lógicos estudados até agora NÃO podem ser ligadas entre si. Mas existem alguns circuitos que possuem características que permitem tal possibilidade: Tecnologia Open Collector (não vai ser estudada) Saídas Tri-State Os circuitos com saída Tri-State possuem um enable que quando não está activo coloca as saídas num estado de alta impedância que impede a passagem de corrente. Na prática o circuito comporta-se como se as saídas estivessem fisicamente desligadas dos restantes circuitos. Uke Sistemas Digitais

21 Saídas Tri-State (II) Exemplo: 74LS5 - Multiplexer 8: c/ enable e Tristate Saída Tristate S S S EN_L OUT_H HI-Z IN_H IN_H Uke Sistemas Digitais

22 Saídas Tri-State (III) Exemplo: Implementação de um MUX 8: com base em MUX 4: com e sem saída Tri-State Uke Sistemas Digitais

23 Bibliografia Arroz,G., Monteiro,J.C., Oliveira,A., Arquitectura de Computadores, dos Sistemas Digitais aos Microprocessadores, Capítulo 4, ª Edição, 9 Mano,M., Kime,C. Logic and Computer Design Fundamentals, Prentice Hall, secções.4 a.6 Uke Sistemas Digitais

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