METODOS DE SIMPLIFICACION

Por simplificación de una función lógica se entiende la obtención de su mínima expresión. A la hora de implementar físicamente una función lógica se suele simplificar para reducir así la complejidad del circuito.

A continuación se indican los modos más usuales de simplificar una función lógica.

Algebraico

Para la simplificación por este método no sólo bastará con conocer todas las propiedades y teoremas del álgebra de Boole, además se debe desarrollar una cierta habilidad lógico-matemática que se adquiere fundamentalmente con la experiencia.

Como ejemplo se simplificará la siguiente función:

F = A’C’ + ABC + BC’ + A’B’C + A’BC

Observando cada uno de los sumando podemos ver que hay factores comunes en los sumandos 2º con 5º y 4º con 5º que conllevan simplificación:

F = A’C’ + BC’ + BC(A + A’) + A’C(B + B’)

Note que el término 5º se ha tomado dos veces, de acuerdo con la propiedad que diceque A + A´ = 1. Aplicando las propiedades del álgebra de Boole, queda

F = A’C’ + BC’ + BC + A’C

Repitiendo nuevamente el proceso,

F = A’( C’ + C) + B( C’ + C) = A’ + B

No siempre las funciones son tan fáciles de simplificar como la anterior. El método algebraico, por lo general, no resulta cómodo para los no expertos, a los cuales, una vez simplificada una ecuación le pueden quedar serias dudas de haber conseguido la máxima simplificación.

Mapa de Karnaugh

Este método consiste en formar diagramas de 2ⁿ cuadros, siendo n el número de variables. Cada cuadro representa una de las diferentes combinaciones posibles y se disponen de tal forma que se puede pasar de un cuadro a otro en las direcciones horizontal o vertical, cambiando únicamente una variable, ya sea en forma negada o directa.

Este método se emplea fundamentalmente para simplificar funciones de hasta cuatro variables. Para un número superior utilizan otros métodos como el numérico. A continuación pueden observarse los diagramas, también llamados mapas de Karnaugh, para dos, tres y cuatro variables.

Es una práctica común numerar cada celda con el número decimal correspondiente al término canónico que albergue, para facilitar el trabajo a la hora de plasmar una función canónica.

Para simplificar una función lógica por el método de Karnaugh se seguirán los siguientes pasos:

1º) Se dibuja el diagrama correspondiente al número de variables de la función a simplificar.

2º) Se coloca un 1 en los cuadros correspondientes a los términos canónicos que forman parte de la función.

3º) Se agrupan mediante lazos los unos de casillas adyacentes siguiendo estrictamente las siguientes reglas:

a) Dos casillas son adyacentes cuando se diferencian únicamente en el estado de una sola variable.

b) Cada lazo debe contener el mayor número de unos posible, siempre que dicho número sea potencia de dos (1, 2, 4, etc.)

c) Los lazos pueden quedar superpuestos y no importa que haya cuadrículas que pertenezcan a dos o más lazos diferentes.

d) Se debe tratar de conseguir el menor número de lazos con el mayor número de unos posible.

4º) La función simplificada tendrá tantos términos como lazos posea el diagrama. Cada término se obtiene eliminando la o las variables que cambien de estado en el mismo lazo.

A modo de ejemplo se realizan dos simplificaciones de una misma función a partir de sus dos formas canónicas:

F = Σ₃(0,2,3,4,7) = Π₃(1,2,6)

De acuerdo con los pasos vistos anteriormente, el diagrama de cada función quedará del siguiente modo:

La función simplificada tendrá tres sumandos en un caso y dos productos en el otro. Si nos fijamos en el mapa correspondiente a la suma de productos, observamos que en el lazo 1 cambia la variable A (en la celda 0 es negada y en la 4 directa), en el lazo 2 es la C y en el lazo 3 vuelve a ser A. por lo tanto, la ecuación simplificada es:

F = B’C’ + A’B + BC

Razonando de modo similar en el mapa de productos de sumas, nos quedará lo siguiente:}

             F = (B + C’)(A’ + B’ + C)