3 - Circuitos Combinacionais

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UFOPA – IEG – PC

Circuitos

Combinacionais

Cássio D. B. Pinheiro

cassio.pinheiro@ufopa.edu.br Santarém, 2013

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22/04/14 Cássio Pinheiro - Circuitos Combinacionais 2

Objetivos

●

Apresentar as principais características e

aplicações dos circuitos combinacionais;

●

Demonstrar ao alunos aspectos básicos

relacionado ao funcionamento dos circuitos

combinacionais;

●

Explicar o funcionamento de circuitos como:

– Somadores, subtratores, codificadores,

decodificadores, seletores, e outros circuitos usados na construçao de computadores e demais sistemas digitais.

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Visao Geral do Conceito

●

Circuito Combinacional

– É todo circuito cuja saida depende

unica e exclusivamente das diversas combinações das variáveis de entrada;

– Neste tipo de circuito também é implementado o

conceito de Seletor, onde um subconjunto das entradas pode ser enviado a saida;

– É normalmente usado para solucionar um problema no

o qual uma determinada saida é esperada em funçao das variáveis de entrada.

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Visao Geral do Conceito

●

Circuito Combinacional

– Implementado a partir de portas logicas;

– Nao possui caracteristica de memoria;

– Para construir um circuito é necessário conhecer sua

expressao caracteristica de um problema qualquer.

● Uma forma de obter esta expressao consiste em construir a tabela verdade para cada situaçao do problema;

● Através da tabela verdade obter a expressao e o circuito equivalente.

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Visao Geral do Conceito

●

Circuito Combinacional

– Uma expressao booleana: ● Pode ser implementada através da soma de produtos. ● Observa-se na tabela verdade a soma das linhas onde os

produtos

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Circuitos Aritméticos e Logicos

●

Somadores

– Meio somador.

● Nao observa carry in; ● Soma apenas um Bit.

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Circuitos Aritméticos e Logicos

●

Somadores

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Circuitos Aritméticos e Logicos

●

Somadores

– Somador de 4 Bits.

● Soma X com Y tendo C

in inicial igual a 0;

● Encadeamento de somadores completos via C

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Circuitos Aritméticos e Logicos

●

Somadores

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Circuitos Aritméticos e Logicos

●

Somadores

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Circuitos Aritméticos e Logicos

●

Subtratores

– Pode ser implementado através de Somadores.

● Usa complemento de 2 na implementaçao; ● Subtrator de 4 Bits.

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Circuitos Aritméticos e Logicos

●

Deslocadores

– Movimenta os bits para esquerda ou direita.

● Para C = 0, deslocamento a esquerda e multiplicaçao por 2; ● Para C = 1, deslocamento a direita e divisao por 2.

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Circuitos Aritméticos e Logicos

●

Deslocadores

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Circuitos Aritméticos e Logicos

●

Comparadores

– Avalia palavras de

entrada:

● Maior, menor, igual, …

– Exemplo →

● Avalia se A e B (em 4 bits) sao iguais.

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Circuitos Aritméticos e Logicos

●

Comparadores

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Circuitos Aritméticos e Logicos

●

Unidade Logica e Aritmética

– Uma ULA de 1 Bit

● AND, OR, NOT e soma de 2 palavras de máquina. ● F 0 e F1 definem a operaçao: – ₀₀ → A AND B – ₀₁ → A OR B – ₁₀ → NOT B – ₁₁ → SUM A, B

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Circuitos Aritméticos e Logicos

●

8 ULAs de 1 bit conectadas.

– Ligaçao tipica em cadeia de blocos logicos:

● Linhas de controle (F

o e F1) totalmente conectadas;

● Encadeamento via C

out e Cin.

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Conversores de Codigo

●

Conversor de Codigo

– Normalmente conhecidos

como encoder / decoder

(codificador / decodificador).

– Circuito logico que realiza

esta traduçao de um codigo para outro.

● É comum que uma informaçao disponivel em forma

codificada deva ser traduzida para um codigo diferente.

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Conversores de Codigo

●

A implementaçao TTL 7442

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Conversores de Codigo

●

A implementaçao TTL 7442

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Conversores de Codigo

●

A implementaçao TTL 7447

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Conversores de Codigo

●

A implementaçao TTL 7447

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Conversores de Codigo

●

A implementaçao TTL 7447

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Conversores de Codigo

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Seletores

●

Multiplexador (Mux)

– Dispositivo que permite a seleçao de uma das várias

entradas para gerar uma saida.

– Tipo de circuito que pode ser aplicado de duas

maneiras distintas:

● Como seletor de canal. ● Como gerador de funçao.

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Seletores

●

Multiplexador

– Mux como Seletor de Canal.

● É usado para selecionar dentre várias entradas (canais) uma para ser disposta na saida.

● Funciona como uma chave de n posições controlável que so

permite a passagem de uma entrada.

● No tempo, agrupa informações de duas ou mais fontes em um unico canal.

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Seletores

●

Multiplexador

– Mux de 2 e 4 entradas.

● Para 2n canais de

entradas deve haver n linhas de controle.

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Seletores

●

Multiplexador

– Mux como Gerador de Funçao.

● Gera uma funçao logica arbitrária de “variáveis selecionáveis”.

● Usado para emular qualquer circuito combinacional.

– Para isto, basta gerar a tabela verdade do circuito que se deseja. –

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Seletores

●

Multiplexador

– Mux como Gerador de Funçao.

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Seletores

●

Multiplexador

– A implementaçao TTL 74138.

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Seletores

●

Multiplexador

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Seletores

●

Demultiplexador (Demux)

– Seleciona uma dentre

várias entradas.

– Direciona um dado de

entrada para uma das n linhas de saida.

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Seletores

●

Demultiplexador

– Sua estrutura é similar a de

um decodificador, mas conta com uma entrada adicional (canal de dados), que é a

mesma para todas as portas.

– Dependendo do endereço

apontado pelos n bits

seletores, o dado de entrada

será dirigido a uma das 2n

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Seletores

●

Demultiplexador

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Seletores

●

Demultiplexador

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Seletores

●

Demultiplexador

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Seletores

●

Multiplexador / Demultiplexador

– A implementaçao CMOS 4051.

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Seletores

●

Aplicaçao Prática

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Seletores

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Aplicaçao Prática

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Seletores

●