Circuiti combinatori e loro impiego
Mappa concettuale
I circuiti combinatori e l'integrazione MSI sono essenziali nell'elettronica digitale, con dispositivi come multiplexer, demultiplexer, encoder e decoder che gestiscono segnali complessi.
Riassunto
Schema
Circuiti Combinatori e Integrazione MSI
I circuiti combinatori rappresentano una classe di circuiti elettronici digitali che, a partire da un insieme di ingressi, forniscono un insieme di uscite determinate unicamente dalla combinazione attuale degli ingressi, senza dipendere da condizioni precedenti. Questi circuiti sono la base per la realizzazione di funzioni logiche come sommatori, comparatori e codificatori. Con l'aumentare della complessità delle funzioni richieste, l'impiego di circuiti integrati di piccola scala di integrazione (SSI), che comprendono poche porte logiche, diventa meno efficiente. Per gestire la crescente complessità, si ricorre ai circuiti integrati di media scala di integrazione (MSI), che integrano al loro interno funzioni logiche più complesse. Questi includono dispositivi come multiplexer (MUX), demultiplexer (DEMUX), encoder e decoder, che svolgono ruoli cruciali nell'elaborazione e nella gestione dei segnali nei sistemi elettronici avanzati.Il Multiplexer: Un Dispositivo Selettore di Segnali
Il multiplexer (MUX) è un dispositivo elettronico che seleziona uno tra più ingressi di segnale e lo dirige verso un'unica uscita. La scelta dell'ingresso da trasmettere è controllata da linee di selezione. Per un MUX con n ingressi, sono necessarie m linee di selezione, dove 2^m = n. Ad esempio, un MUX a 4 ingressi richiede due linee di selezione (S0 e S1) per determinare quale dei segnali di ingresso (I0, I1, I2, I3) verrà inviato all'uscita. Un segnale di abilitazione, noto come enable (E), determina se il MUX è operativo; se è attivo basso, con E = 0, l'uscita riflette l'ingresso selezionato; se E = 1, l'uscita è inerte o impostata su un valore predefinito. Il MUX trova impiego anche nella realizzazione di funzioni logiche complesse, configurando gli ingressi di segnale in base alla funzione desiderata, come definito dalla tabella di verità corrispondente.Encoder e Decoder: Traduzione di Segnali e Codici
Gli encoder sono circuiti combinatori che trasformano la presenza di un segnale attivo su uno degli ingressi in una specifica combinazione binaria alle uscite. Un esempio comune è l'encoder di una tastiera di computer, che converte la pressione di un tasto in un codice binario univoco, come nel caso del codice ASCII a 7 bit, che rappresenta 128 caratteri diversi, tra cui lettere, numeri, simboli e comandi di controllo. Il codice ASCII può essere esteso a 8 bit per includere un bit di parità o per ampliare il set di caratteri a 256. Gli encoder con priorità sono una variante che, in presenza di più ingressi attivi contemporaneamente, fornisce in uscita il codice corrispondente all'ingresso con la priorità più alta.Demultiplexer e Decoder: Distribuzione e Interpretazione di Segnali
Il demultiplexer (DEMUX) è un dispositivo che riceve un segnale di ingresso e lo distribuisce verso una delle sue n uscite, basandosi su m linee di selezione, dove 2^m = n. Questo consente di indirizzare il segnale verso l'uscita appropriata. I decoder, invece, interpretano combinazioni binarie in ingresso e attivano l'uscita corrispondente. Un esempio è il decoder binario-decimale, che attiva un'uscita specifica in base al valore decimale del numero binario fornito in ingresso. I decoder per display, come quelli utilizzati nei display a 7 segmenti, convertono il codice binario in segnali adatti per attivare i segmenti del display, facilitando la visualizzazione di cifre e, in alcuni casi, di lettere.
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Circuiti combinatori
Definizione
I circuiti combinatori sono circuiti elettronici digitali che forniscono un insieme di uscite determinate unicamente dalla combinazione degli ingressi
Funzioni logiche
Sommatori
I sommatori sono circuiti combinatori che eseguono l'operazione di somma tra due o più numeri binari
Comparatori
I comparatori sono circuiti combinatori che confrontano due numeri binari e forniscono in uscita un segnale che indica se i due numeri sono uguali o diversi
Codificatori
I codificatori sono circuiti combinatori che convertono un segnale di ingresso in un codice binario univoco in base alla sua posizione
Complessità e impiego di circuiti integrati
Con l'aumentare della complessità delle funzioni richieste, si ricorre ai circuiti integrati di media scala di integrazione (MSI) che integrano funzioni logiche più complesse
Multiplexer (MUX)
Definizione
Il multiplexer è un dispositivo elettronico che seleziona uno tra più ingressi di segnale e lo dirige verso un'unica uscita
Funzionamento
Linee di selezione
Il MUX utilizza linee di selezione per determinare quale segnale di ingresso verrà inviato all'uscita
Enable
Il MUX è controllato da un segnale di abilitazione che determina se è operativo o inattivo
Impiego nella realizzazione di funzioni logiche
Il MUX viene utilizzato per configurare gli ingressi di segnale in base alla funzione logica desiderata
Encoder e decoder
Encoder
Gli encoder sono circuiti combinatori che convertono la presenza di un segnale attivo in ingresso in una specifica combinazione binaria alle uscite
Decoder
I decoder interpretano combinazioni binarie in ingresso e attivano l'uscita corrispondente
Esempi di impiego
Encoder di tastiera
Gli encoder di tastiera convertono la pressione di un tasto in un codice binario univoco, come nel caso del codice ASCII a 7 bit
Decoder binario-decimale
Il decoder binario-decimale attiva un'uscita specifica in base al valore decimale del numero binario in ingresso
Decoder per display
I decoder per display convertono il codice binario in segnali per attivare i segmenti del display, facilitando la visualizzazione di cifre e lettere
Circuiti combinatori e loro impiego
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00
Definizione di circuiti combinatori
Circuiti che forniscono uscite basate solo sulla combinazione attuale degli ingressi, senza memoria di stati precedenti.
01
Esempi di dispositivi MSI
Multiplexer, demultiplexer, encoder e decoder, con funzioni logiche più complesse per sistemi avanzati.
02
Ruolo dei multiplexer (MUX) nei sistemi elettronici
Selezione di un segnale di ingresso tra molti e inoltro su un unico canale di uscita.
