5 BLOCOS COMBINATÓRIOS ESPECIAIS

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1 5 LOOS OMINTÓRIOS SPIIS lgumas unções de chaveamento são largamente utilizadas em sistemas digitais. Por esse motivo, tais unções merecem um detalhamento especíico. Incluem-se nessa categoria as unções correspondentes aos seguintes blocos combinatórios: decodiicadores, multiplexadores, demultiplexadores, somadores, comparadores, unidades lógicas e aritméticas, etc. Neste texto serão detalhados os três primeiros blocos citados ecodiicadores: Um decodiicador é um bloco combinatório com n entradas n saídas (no máximo) O que caracteriza o bloco decodiicador é o ato de, para cada combinação dos valores das n entradas, apenas uma das n saídas assumir valor lógico igual a (decodiicador tipo ) * ou valor lógico igual a (decodiicador tipo ). ostuma-se denominar as entradas do decodiicador de "endereços". Opcionalmente, os blocos decodiicadores podem possuir uma ou várias entradas adicionais de habilitação: entradas i (nable) * Tipo e Tipo são denominações usadas apenas neste texto para acilitar a identiicação. Proa. dith Ranzini 4/4 5-

2 º TIPO: xemplo de ecodiicador 4: 6 TL VR NTRS x x x x SÍS s 5 s 4 s s s s s s s x x x x Representação: x x x x 4:6 s s s 5 NL Proa. dith Ranzini 4/4 5-

3 nalisando a tabela da verdade, para =, veriica-se que cada saída s i corresponde a um mintermo, isto é, s i = m i. O circuito típico de um decodiicador é mostrado a seguir: s s s 5 x x x x x x x x Figura 5. - ircuito de um decodiicador do tipo º TIPO: xemplo de decodiicador 4:6 Representação: x x x x 4:6 s s s s 5 NL Proa. dith Ranzini 4/4 5-

4 TL VR NTRS x x x x SÍS s' 5 s' 4 s' s' s' x x x x ada saída s' i corresponde a um MXTRMO, ou seja s' i = M i O circuito típico desse decodiicador é semelhante ao da igura 5., substituindo-se as portas N por portas NN. Proa. dith Ranzini 4/4 5-4

5 5.. - onstruções Típicas: omo obter decodiicadores com um maior número de entradas e saídas, a partir de decodiicadores menores? º xemplo: ados dois decodiicadores :8, obter um decodiicador 4:6 s z x x x x :8 s s 7 z z7 NL :8 s s s 7 z 8 z9 z 5 Figura 5. - ecodiicador 4:6 construído com decodiicadores :8 Observando a igura 5., veriica-se que: = : habilita o 4:6 x = : habilita o :8 superior (saídas de a 7) x = : habilita o :8 inerior ( saídas de 8 a 5) Se a aplicação do 4:6 dispensar o sinal de NL, as portas N e podem ser eliminadas. º xemplo: Obter um 6:64, utilizando decodiicadores menores (:4 ou :8 ou 4:6) Proa. dith Ranzini 4/4 5-5

6 Uma possível solução é mostrada na igura 5. x x x x s 4:6 s 5 z z 5 s s 4:6 s 5 z 6 z x 5 x 4 NL NL = habilita todos :4 s s s s 4:6 s 5 z z 47 NL = desabilita todos z 48 s 4:6 4 s 5 z 6 x 5 x 4 x x x x x x x x --- seleciona o x x x x --- seleciona o x x x x --- seleciona o x x x x --- seleciona o 4 Figura 5. - ecodiicador 6:64 Proa. dith Ranzini 4/4 5-6

7 5.. - plicação de ecodiicadores ndereçamento de memórias e periéricos Obtenção de unções de chaveamento Nos exemplos a seguir será mostrado como realizar unções de chaveamento com decodiicadores. ssa aplicação é óbvia, uma vez que as saídas dos decodiicadores correspondem a mintermos (tipo ), ou a MXTRMOS (tipo ) xemplo : Obter ( a, b, c, d ) = (,, 5, 9, ) + signiicativo om decodiicador do tipo a b c d 4:6 s s s 5 s 9 s = om decodiicador do tipo a b c d 4:6 s s s 5 s 9 s = Proa. dith Ranzini 4/4 5-7

8 º xemplo : Obter ( a, b, c, d ) = π (, 4, 7, 9, ) + signiicativo om decodiicador do tipo a b c d 4:6 s s 4 s 7 s 9 s = om decodiicador do tipo s a s 4 b s 7 c 4:6 s d 9 s = ecodiicadores eram utilizados para a obtenção de unções de chaveamento quando se pretendia obter várias unções das mesmas variáveis. tualmente adotam-se soluções com ROMs, PROMs PLs Proa. dith Ranzini 4/4 5-8

9 5.. - ecodiicadores speciais Há alguns decodiicadores que não possuem exatamente n saídas. Um decodiicador que se enquadra nessa categoria é o decodiicador - para - ecimal, cuja tabela da verdade é apresentada a seguir: x x x x : ecimal 9 NL V Á L I O S N Ã O V Á L. NTRS X X X X SÍS x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x Proa. dith Ranzini 4/4 5-9

10 O circuito é mostrado na igura 5.4 x x x x 9 NL Figura ecimal Proa. dith Ranzini 4/4 5-

11 odiicadores locos codiicadores (ou transcodiicadores) geram códigos especíicos (ou transormam um código em outro). Um transcodiicador muito utilizado é o -7 segmentos, mostrado na igura 5.5. x x x x -7 segmentos F G F G Figura segmentos tabela que descreve o comportamento desse codiicador é apresentada a seguir: igito ódigo ódigo Sete-segmentos ecimal x x x x F G Proa. dith Ranzini 4/4 5-

12 Uma possível implementação desse codiicador é mostrada na igura 5.6 (apenas os segmentos, e estão detalhados). x x x x 4: s s s s s4 s5 s6 s7 s8 s 9 NL = Figura segmentos (detalhe dos segmentos, e ) Proa. dith Ranzini 4/4 5-

13 5. - Multiplexadores ( ou Portas de Seleção) Um multiplexador é um bloco que seleciona uma, dentre n entradas, conectando-a à saída. Para selecionar a entrada que será conectada à saída, há n entradas adicionais de controle. Opcionalmente pode haver também um sinal ou vários sinais de habilitação (NL) xemplo: 4: I I I I 4: I,I,I,I : entradas, : sinais de controle para selecionar uma das 4 entradas NL TL VR NL I I I I MP I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I x x I I I I = ( ' ' I + ' I + ' I + I ) NL Proa. dith Ranzini 4/4 5-

14 ircuito interno do 4: I I I I I I I I NL Figura 5.7-4: Proa. dith Ranzini 4/4 5-4

15 penas para exempliicar, a igura 5.8 apresenta um :, que requer apenas sinal para seleção (). I I I I NL Figura : onstruções Típicas: omo obter, a partir de multiplexadores menores, um com um maior números de entradas? º xemplo: Obter um 8: a partir de blocos 4: I I I I 4: I 4 I 5 I 6 I 7 4: = superior habilitado = inerior habilitado Figura 5.9-8: Proa. dith Ranzini 4/4 5-5

16 O circuito da igura 5.9 não tem uma entrada de NL para o 8:. Uma possível solução para introduzir essa entrada de habilitação é mostrada na igura 5.. I I I I 4:. M I 4 I 5 I 6 I 7 4: = NL M. M = M = superior habilitado = inerior habilitado = ----> = M Figura : com NL º xemplo: Obter um 6: a partir de blocos multiplexadores 4: solução é mostrada na igura 5. Proa. dith Ranzini 4/4 5-6

17 I I 4: I 4 I 7 I 8 I 4: 4: 4: NL I I 5 4: 4 Figura : Proa. dith Ranzini 4/4 5-7

18 Uma solução alternativa, onde se utiliza também um decodiicador :4, é mostrada na igura 5. I I 4: NL :4 s s s s I 4 I 7 I 8 I 4: 4: ontrole + signiicativo I I 5 4: 4 4 Figura : Proa. dith Ranzini 4/4 5-8

19 5.. - Implementação de Funções de haveamento om um único n : é possível obter QULQUR unção de chaveamento de n variáveis. I I 4 I I 8 I I 5 I I 9 I I 7 I5 I I I 6 I 4 I MP 6: Σ apresentada omparando-se os dois mapas, obtém-se o circuito que gera a unção "" "" : NL = "" Proa. dith Ranzini 4/4 5-9

20 Ligando-se convenientemente as entradas desse 6: em ZRO ou em UM, obtém-se qualquer unção de 4 variáveis. Também com menores é possível obterem-se unções de chaveamento. No exemplo que está sendo estudado, poder-se-ia utilizar um 8: de várias maneiras. a ) "" "" "" "" "" "" "" : pois = ''' + '' + ' + ' b ) ' "" 4 8: "" pois = '''' + ''' + '' + ' + '' + ' Proa. dith Ranzini 4/4 5-

21 mesma unção também poderia ser obtida através de um 4:. Por exemplo: ' "" 4: ' Obviamente, neste caso, oi necessário colocarem-se portas adicionais. m geral, é possível otimizar o circuito inal, selecionando-se convenientemente as entradas de controle. ntes do aparecimento das PROMs e, posteriormente, das PLs, a implementação de unções de chaveamento com multiplexadores comerciais oi muito utilizada. tualmente essa solução já caiu em desuso, exceto em casos muito particulares. ntretanto, nos dispositivos lógicos programáveis mais complexos, alguns abricantes adotam multiplexadores para a obtenção de unções combinatórios, mas graças às erramentas de desenvolvimento essa obtenção é automática, ou seja, o projetista não interere no processo. Proa. dith Ranzini 4/4 5-

22 5. - emultiplexadores Um MULTIPLXOR () é um bloco combinatório que realiza uma operação inversa à do : ele recebe uma única entrada, conectando-a a uma de n saídas. saída é selecionada através de n entradas adicionais de controle. xemplo de um :4 I s s s s I : ntrada, : Seleção de uma das 4 saídas s : saídas i omo é o circuito interno de um? É exatamente igual ao de um codiicador do tipo onde, na entrada NL é conectado o sinal I e, nas entradas X a X n (endereço) são conectados os sinais de seleção. Proa. dith Ranzini 4/4 5-