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Electrónica digital
Problema
2024 · Ordinaria · Titular
8
Examen

Dada la función lógica F(A,B,C,D)=Σm(0,1,2,3,6,7,8,9,15)F(A,B,C,D) = \Sigma m (0,1,2,3,6,7,8,9,15):

a) Obtenga la forma más simplificada de la función, como producto de sumas, usando el método de Karnaugh.b) Dibuje el circuito simplificado correspondiente, usando el menor número de puertas, con el número de entradas que corresponda (se pueden usar solo puertas NOT, OR o AND).
Mapa de KarnaughFunciones lógicasSimplificación de circuitos
a) Obtenga la forma más simplificada de la función, como producto de sumas, usando el método de Karnaugh.
Datos

Función lógica dada por sus minterms (sumas de productos): F(A,B,C,D)=Σm(0,1,2,3,6,7,8,9,15)F(A,B,C,D) = \Sigma m (0,1,2,3,6,7,8,9,15). Número total de minterms para 4 variables es 24=162^4 = 16 (de 0 a 15).

Fórmulas

Para obtener la forma de Producto de Sumas (POS) de una función, se utiliza el método de Karnaugh para agrupar los ceros de la función (es decir, los unos de su función complementaria FF'). Una vez obtenida la expresión de FF' en Suma de Productos (SOP), se aplica la Ley de De Morgan para obtener FF en POS.

Sustitución

1. Identificamos los minterms que hacen que la función FF sea 1. Los minterms que no están en la lista Σm(0,1,2,3,6,7,8,9,15)\Sigma m (0,1,2,3,6,7,8,9,15) corresponden a los ceros de FF (y por tanto, a los unos de FF'). Los ceros de FF son: m4,m5,m10,m11,m12,m13,m14m_4, m_5, m_{10}, m_{11}, m_{12}, m_{13}, m_{14}. 2. Construimos el mapa de Karnaugh para FF' con los 1s correspondientes a estos minterms (los ceros de FF).

CDAB000111100001(4)1(12)00101(5)1(13)0110001(11)10001(14)1(10)\begin{array}{|c|c|c|c|c|} \hline \text{CD}\setminus\text{AB} & 00 & 01 & 11 & 10 \\ \hline 00 & 0 & \mathbf{1} (4) & \mathbf{1} (12) & 0 \\ \hline 01 & 0 & \mathbf{1} (5) & \mathbf{1} (13) & 0 \\ \hline 11 & 0 & 0 & 0 & \mathbf{1} (11) \\ \hline 10 & 0 & 0 & \mathbf{1} (14) & \mathbf{1} (10) \\ \hline \end{array}

3. Agrupamos los unos en el mapa de Karnaugh de FF' para obtener la expresión simplificada en SOP para FF': a) Grupo de 4 unos (quad) que incluye los minterms m4,m5,m12,m13m_4, m_5, m_{12}, m_{13}. Corresponden a las celdas (01,00),(01,01),(11,00),(11,01)(01,00), (01,01), (11,00), (11,01). En este grupo, BB es constante (1) y CC es constante (0). El término resultante es BCB C'. b) Grupo de 2 unos (pair) que incluye los minterms m10,m11m_{10}, m_{11}. Corresponden a las celdas (10,10),(10,11)(10,10), (10,11). En este grupo, AA es constante (1), BB es constante (0), CC es constante (1). El término resultante es ABCA B' C. c) Grupo de 2 unos (pair) que incluye los minterms m10,m14m_{10}, m_{14}. Corresponden a las celdas (10,10),(11,10)(10,10), (11,10). En este grupo, AA es constante (1), CC es constante (1), DD es constante (0). El término resultante es ACDA C D'. 4. La expresión simplificada de FF' en SOP es: F=BC+ABC+ACDF' = BC' + AB'C + ACD' 5. Para obtener FF en POS, aplicamos la Ley de De Morgan: F=(F)F = (F')'. F=(BC+ABC+ACD)F = (BC' + AB'C + ACD')' F=(BC)(ABC)(ACD)F = (BC')' \cdot (AB'C)' \cdot (ACD')' F=(B+C)(A+B+C)(A+C+D)F = (B' + C) \cdot (A' + B + C') \cdot (A' + C' + D)

Resultado
La forma más simplificada de la función FF como producto de sumas es:
$F(A,B,C,D) = (B' + C) \cdot (A' + B + C') \cdot (A' + C' + D)
b) Dibuje el circuito simplificado correspondiente, usando el menor número de puertas, con el número de entradas que corresponda (se pueden usar solo puertas NOT, OR o AND).
Datos

Función lógica simplificada obtenida en el apartado a): F(A,B,C,D)=(B+C)(A+B+C)(A+C+D)F(A,B,C,D) = (B' + C) \cdot (A' + B + C') \cdot (A' + C' + D)

Fórmulas

El circuito se implementa directamente a partir de la expresión POS simplificada. Se utilizan puertas NOT para las variables negadas, puertas OR para las sumas y puertas AND para el producto final.

Sustitución

El circuito se construye de la siguiente manera: 1. Se generan las variables negadas AA', BB' y CC' utilizando puertas NOT (3 puertas NOT en total). 2. Se crean las tres sumas utilizando puertas OR: a) Una puerta OR de 2 entradas para (B+C)(B' + C), con entradas BB' y CC. b) Una puerta OR de 3 entradas para (A+B+C)(A' + B + C'), con entradas AA', BB y CC'. c) Una puerta OR de 3 entradas para (A+C+D)(A' + C' + D), con entradas AA', CC' y DD. 3. Finalmente, se combinan las salidas de las tres puertas OR anteriores mediante una puerta AND de 3 entradas para obtener la función FF.

Resultado