Módulo 3 Circuitos Combinatórios

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1 1 Sistemas Digitais e Arquitetura de Computadores Módulo 3 Circuitos Combinatórios 1. Visão geral 2017/2018

2 2 Introdução A evolução das portas lógicas para a constituição dos circuitos digitais combinatórios deu origem aos circuitos integrados (CI). Os CI podem-se estruturar nos seguintes grupos: Circuitos SSI pequena escala até 10 PL. Circuitos MSI média escala - entre 10 a 100 PL. Circuitos LSI larga escala entre 100 a 1000 PL. Circuitos VLSI muito larga escala mais de 1000 PL. Circuitos combinatórios são circuitos em que o valor da saída depende exclusivamente dos valores da entrada.

3 3 Comparadores 1/2 Um comparador, é um circuito integrado que, permite verificar entre dois valores se estes são iguais e se o não forem qual deles é o maior. Exemplo: XOR Exercício 1: Elabore a tabela de verdade e o respetivo circuito lógico, para o CI XOR.

4 4 Comparadores 2/2 Exercício 2: Analise a tabela de verdade de um comparador de dois números de um bit cada (obtenha as expressões (equações) booleanas (lógicas) e construa o seu circuito lógico). Comparador existente no mercado: Exemplo de um CI TTL: 7485

5 5 Codificadores 1/4 Permitem codificar a informação da entrada, convertendo-a no seu equivalente, em binário que será obtido à saída. Geralmente têm 2 n entradas e n saídas. Existem dois tipos de codificadores: Sem prioridade; Com prioridade. Sem prioridade Só permite que na entrada exista uma ativa (o valor ativo é o 1). Se existir mais do que uma existirão erros na saída. Tabela de verdade de um codificador de oito entradas e três saídas (n = 3; 2 3 = 8).

6 6 Codificadores 2/4 Exercício: Analise a tabela de verdade obtenha as expressões (equações) booleanas (lógicas) e construa o seu circuito lógico.

7 7 Codificadores 3/4 Com prioridade Permite mais do que uma entrada ativa, sendo o valor da saída obtido daquela que tiver a maior prioridade. Codificador com prioridade existente no mercado: Exemplo de um CI TTL: 74LS148 > 9 entradas: 8 bits de dados e 1 de ativação de entrada (E1); > 5 saídas: 3 bits de dados; 1 de seleção de grupo (GS) e outro de seleção de saída (E0).

8 8 Codificadores 4/4 Exercício: Analise a tabela de verdade, acima, e construa o seu circuito lógico.

9 9 Descodificadores 1/2 Funcionam de forma inversa aos codificadores. Têm n entradas e 2 n saídas, normalmente. Convertem informação binária em informação não binária. Tabela de verdade um descodificador de três entradas e oito saídas.

10 10 Descodificadores 2/2 Exercício: Analise a tabela de verdade, acima, e obtenha as expressões (equações) booleanas (lógicas) e construa o seu circuito lógico. Descodificador existente no mercado: Exemplo de um CI TTL: 74LS42

11 11 Conversores Os conversores servem para modificar o código inicial. Exemplo: Código de Gray para BCD natural. Tabela de verdade Exercício: Analise a tabela de verdade, acima, e obtenha as expressões (equações) booleanas (lógicas) e construa o seu circuito lógico.

12 12 Multiplexers Permite selecionar a informação de uma de entre N entradas que possui para direcioná-la para uma única saída (N = 2 n ; n linhas de controle). Multiplexer existente no mercado: CI 74157, CI e CI Tabela de verdade de um multiplexer de quatro entradas e duas de seleção. Exercício: Analise a tabela de verdade.

13 13 Desmultiplexers 1/2 Seleciona a informação de uma só entrada (N saídas e n linhas de controle). Tabela de verdade de um desmultiplexer de duas saídas. Exercício: Analise a tabela de verdade.

14 14 Desmultiplexers 2/2 Tabela de verdade de um desmultiplexer de quatro saídas. Exercício: Analise a tabela de verdade.

15 15 Circuitos aritméticos 1/4 Permitem selecionar a operação a efetuar. Semi-somador Efetua a soma de dois números binários de um bit, presentes na entrada, obtendo à saída a sua soma e o respetivo bit de transporte (carry-out). Exercício: Analise a tabela de verdade.

16 16 Circuitos aritméticos 2/4 Somador completo Efetua a soma de dois números binários de um bit, presentes na entrada, tendo em conta um eventual bit de transporte de entrada de uma soma anterior (carryin), obtendo à saída a sua soma e o respetivo bit de transporte (carry-out). Exercício: Analise a tabela de verdade, acima, e obtenha as expressões (equações) booleanas (lógicas) e construa o seu circuito lógico.

17 17 Circuitos aritméticos 3/4 Semi-subtrator Efetua a subtração de dois números binários de um bit, presentes na entrada, obtendo à saída a sua subtração e o respetivo bit de transporte (borrow-out). Exercício: Analise a tabela de verdade, acima, e obtenha as expressões (equações) booleanas (lógicas) e construa o seu circuito lógico.

18 18 Circuitos aritméticos 4/4 Subtrator completo Efetua a subtração de dois números binários de um bit, presentes na entrada, tendo em conta um eventual bit de transporte de entrada de uma subtração anterior (borrow-in), obtendo à saída a sua subtração e o respetivo bit de transporte (borrow-out). Exercício: Analise a tabela de verdade, acima, e obtenha as expressões (equações) booleanas (lógicas) e construa o seu circuito lógico.

19 19 Bibliografia Circuitos Digitais e Microprocessadores, McGraw-Hill (Autor: Herbert Taub) Eletrónica Digital 2.ª edição, Dinalivro editora (Autores: Egas Branco e Reis Silva) Eletrónica Digital, teoria e laboratório 2.ª edição, Érica editora (Aurores: Paulo Garcia e José Martini) Sistemas Digitais McGraw-Hill (Autor: António J. Padilla) Sistemas Digitais Princípios e Prática, FCA editora (Autor: Morgado Dias)