МОДУЛЬ 3. Схемотехника цифровых электронных

Устройств

Теоретические основы синтеза цифровых

Устройств

Элементы алгебры логики

Цифровые устройства используют ключевой режим работы активных элементов. В таких устройствах сигналы принимают 2 значения («есть» - «нет» «1» - «0»).

Для описания работы логического устройства применяется функция алгебры логики (ФАЛ). Все действия логического устройства осуществляются на основе следующих логических операций.

1). Логическое сложение

F=X₁+X₂+…, где X₁, X₂ – логические сигналы.

Таблица состояний

 

 

2). Логическое умножение

F=X₁∙X₂∙…, где X₁, X₂ – логические сигналы.

Таблица состояний

 

3). Исключающее «ИЛИ»

F=X₁ X₂ …, где X₁, X₂ – логические сигналы.

 

 

4). Инверсия

 

Указанные функции могут выполнять логические элементы.

Виды логических элементов – положительные и отрицательные.

 

К р – коэффициент разветвления, указывает какое маx. число входов можно подключить к одному выходу логического элемента.

Реализация логических элементов:

 

 

Логические элементы, выполненные на диодных ключах ~ диодной логики (ДЛ).

Современные логические элементы выпускаются в виде отдельных микросхем. Строятся на биполярных либо полевых транзисторах. Если логика на биполярных транзисторах, то логика ТТЛ. Для увеличения быстродействия применяют переходы Шотки (ТТЛШ).

Эмитерносвязанная логика (ЭСЛ).

КМОП – комплементарно полевые транзисторы.

3) Логика работы представлена в виде функции алгебры – логики (ФАЛ).

Для минимизации ФАЛ, в которой не более 4 переменных, можно использовать парты Карно.

 

 

x1x

x3x4 00 01 11 10

 

01 1 1

 

11 1 1 1

 

 

Комбинационные логические устройства

 

Синтез логических устройств

Любое логическое устройство выполняется на конкретной элементной базе. Перед проектированием составляется алгоритм работы и записывается ФАЛ устройства. Для построения любых устройств достаточно иметь:

 

2И – HЕ, Переход

При реализации логического f встречаются случаи когда логические элементы имеют больше входов, чем число переменных, поэтому некоторые входы остаются свободными. В реальных условиях свободные входы оставлять не допускается. Два способа подключения неиспользованных входов:

1. неиспользованный вход соединяется со входом на который подается переменная.

2. на неиспользованный вход подается пассивный уровень для данного логического элемента.

Пассивным – называется логический сигнал (о или t), который не меняет состояние элемента.