Circuitos Combinacionais

Circuitos combinacionais são sistemas digitais nos quais as saídas, em qualquer instante, dependem apenas do estado atual das entradas. Diferentemente dos circuitos sequenciais, não há elementos de memória: não importa o histórico dos sinais, apenas o valor presente das entradas determina o valor das saídas.

Um circuito combinacional é composto por portas lógicas interligadas de modo a realizar uma função lógica específica. As principais características são:

• Sem memória: Não armazena estados anteriores.
• Saída instantânea: A saída depende apenas das entradas atuais.
• Função Booleana: Cada circuito pode ser descrito por uma expressão algébrica Booleana.

Exemplos clássicos: somadores, comparadores, multiplexadores, decodificadores, codificadores.

Estrutura Geral de um Circuito Combinacional

Todo circuito combinacional pode ser representado genericamente como um bloco com $n$ entradas e $m$ saídas, conforme o diagrama abaixo:

O diagrama acima mostra um circuito combinacional genérico, com três entradas ($E_1$, $E_2$, $E_3$) e duas saídas ($S_1$, $S_2$). O número de entradas e saídas pode variar conforme a aplicação.

Projeto de Circuitos Combinacionais

O projeto de circuitos combinacionais segue etapas bem definidas:

1. Especificação do problema: Definir claramente o que o circuito deve fazer.
2. Tabela verdade: Listar todas as combinações possíveis das entradas e as respectivas saídas desejadas.
3. Expressão Booleana: Derivar as funções lógicas para cada saída.
4. Simplificação: Simplificar as expressões usando álgebra Booleana ou mapas de Karnaugh.
5. Implementação: Montar o circuito usando portas lógicas básicas.

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Exemplo Prático

Desenvolver um sistema automático para controlar os semáforos 1 e 2 presentes no cruzamento da RUA A e B. O sistema deve atender as seguintes características:

• Quando houver carros apenas na Rua B, o semáforo 2 deve permanecer verde.
• Quando houver carros apenas na Rua A, o semáforo 1 deve permanecer verde.
• Quando houver carros em ambas as Ruas, o semáforo para Rua A deve ser aberto.

Ilustração Cruzamento

Tabela Verdade

Considere as entradas:

• $A$: Carro na Rua A (1 = sim, 0 = não)
• $B$: Carro na Rua B (1 = sim, 0 = não)

As saídas:

• $S_1$: Semáforo 1 verde (Rua A)
• $S_2$: Semáforo 2 verde (Rua B)

$A$	$B$	$S_1$	$S_2$
0	0	0	0
0	1	0	1
1	0	1	0
1	1	1	0

Equações Booleanas

• $S_1=(A\cdot \bar{B})+(A\cdot B)$
  • $S_1=A(\bar{B}+B)$
  • $S_1=A\cdot 1$
  • $S_1=A$
• $S_2=\bar{A}\cdot B$

Circuito para controlar semáforo