Circuiti combinatori

I circuiti combinatori sono circuiti il cui funzionamento è descritto da una funzione logica. Un circuito combinatorio è un circuito elettrico composto da porte logiche ( circuito logico ) prive di elementi di memoria. I circuiti combinatori sono anche detti circuiti di commutazione combinatori. Un circuito combinatorio è caratterizzato dai seguenti elementi: n ingressi ( X ), m uscite ( Y ), una funzione logica f(x) realizzata tramite la combinazione delle porte logiche ( AND, OR, NOT, NAND, NOR ). Nei circuiti combinatori il valore/i Z in uscita è unicamente in funzione diretta del valore/i X in entrata ed è, pertanto, un valore istantaneo.

I circuiti combinatori appartengono alla categoria dei circuiti digitali, in quanto gli ingressi e le uscite possono assumere soltanto due stati diversi: zero o uno. Questi due stati logico-digitali ( costanti logiche ) sono realizzati tramite due distinti livelli di tensione analogica: alta ( high ) o bassa ( low ). La configurazione di un circuito combinatorio è determinata dal funzionamento logico che si vuole desiderare. Ad esempio, data la seguente tavola di verità di partenza, è necessario analizzare le combinazioni degli stati delle variabili di input e le relative associazioni con le variabili di output.

Per realizzare il circuito logico della tavola di verità occorre combinare le porte logiche, in sequenza o in parallelo, fino a ottenere un circuito combinatorio in grado di rispettare la tavola di verità. Sia la tavola di verità e sia il circuito combinatorio si basano sulla logica dell'algebra booleana. Nel nostro esempio, il circuito combinatorio della tavola di verità è composto dalla seguente combinazione di porte logiche.

Nell'esempio il circuito combinatorio accetta in input due ingressi ( variabili logiche ) X e Y, e li combina in modo opportuno tramite le porte logiche AND, OR e NOT. Il circuito combinatorio restituisce in uscita ( output ) la variabile logica Z. La configurazione delle porte logiche consente al circuito di commutazione combinatorio di rispettare esattamente tutte le combinazioni di stato delle variabili logiche X e Y, indicate nella tavola di verità di partenza.

Ottimizzazione circuito. È possibile seguire diverse configurazioni ( circuiti combinatori ) per realizzare una medesima tavola di verità. La scelta della configurazione migliore si basa su criteri di efficienza e di efficacia. Ad esempio, a parità di efficacia, è sempre preferibile il circuito combinatorio con minore numero di porte, in quanto più efficiente ( costo minore ). Il processo di ottimizzazione di un circuito può essere realizzato anche mediante dei software di ottimizzazione dei circuiti elettronici.