Логічні елементи багатовхідні.

 

Досі ми розглядаємо тільки логічні елементи з одним або з двома входами. Однак досить часто буває необхідно мати логічні елементи з більшим числом входів.

Необхідно мати 3. А є тільки 2.

 

155ЛА1-2 4і-не.

155ЛА4-3 3 і-не.

155ЛІ1-4-2і.

155ЛА2 8 і-не.

Необхідно мати 4і-не.

 

 

Елементна база цифрової техніки.

 

1). Діодно-транзисторна логіка (ДТЛ) — одна з перших розробок цифрових мікросхем на біполярних транзисторах.

Складається з діодного ключа (VD1VD3 , R1) і послідовно з ним зв'язаного транзисторного ключа. Діодний ключ виконує функцію і, а транзисторний ключ, окрім підсилення — логічну функцію не. Особливістю схеми є використання в базовому ланцюзі діодів VD4, VD5, що служать для підсилення порогової напруги транзисторного ключа і запобігання зпрацювання його від поміх вхідних сигналів на рівні логічного” 0“. 511, 514, 523.

Напруга логічного” 0“ — 1.5 В. Напруга логічної” 1“ — 12В.

2). Транзисторно-транзисторна логіка (ТТЛ) — дуже розповсюджена серія микросхем. Найпростіший елемент ТТЛ одержується з ДТЛ шляхом заміни вхідних діодів і діодів зміщення багатоеміттерним транзистором.

Багато якї ТТЛ елементи мають захисні діоди VD для захисту від «негативних» напруг на вході. Виконують ту ж функцію і-не. Напруга живлення ТТЛ — 5В. Напруга логічного” 0“ — 0.4 В. Напруга логічної” 1“ — 2.4 В. Серія 134.158 — 3МГц. 133.155 — 10МГц. 130.131 — 30МГц.

3).Для збільшення швидкодії микросхем ТТЛ були розроблені елементи ТТЛШ. Схемотехнічний принцип побудови такий же, як у ТТЛ.

Застосування діодів Шоттки виключає глибоке насичення транзисторів (притаманне ТТЛ), а значить зменшує час розсмоктування, т. е. збільшує швидкодію.

Крім того, зменшується енергоспоживання.

Живлення — 5В. Рівень логічних напруг такий же, як у ТТЛ.

Серія 555 — 10МГц. 1533 — 30МГц.

530.531 — 80МГц. 1531 — 150МГц.

4). Елементи еміттерно-зв'язної логіки (ЕЗЛ). Ці елементи засновані на перемикачах струму і відрізняються від інших типів ИМС найбільшою швидкодією і великою потужністю,що споживається. Основою ЕЗЛ елемента є перемикач струму на двох транзисторах з еміттерним зв'язком і двома фазоінверсними виходами.

Велика швидкодія ЕЛС логіки зумовлена тим, що біполярні транзистори в цих схемах працюють без насичення, тобто можуть знаходитися або в активному режимі, або в відсічці. Другий важливий фактор — застосування низкоомних резисторів, що забезпечують швидкий перезаряд паразитних ємностей, але при цьому збільшується споживання. Застосування на виході еміттерних повторювачів збільшує нагрузочну спроможність (К=15).

Напруга логічного” 0“ —-1.6 В. Напруга логічної” 1“ —-0.98 В. Нестатком цієї серії є низька поміхочутливість і підвищена чутливість до короткочасних поміх.

К500” 0“ —-1.63 В,” 1“ —-0.9 В.

5) Самим низьким рівнем потужності,що споживається відрізняються микросхеми на КМДП транзисторах. Основу таких мікросхем складає ключовий елемент на двох, з'єднаних стоком МДП транзисторах з каналами різної провідності.

Живлення від 3-15В. Напруга логічного” 0“ — 0.01 В. Напруга логічної” 1“ — Uж. Виконує операцію не. Потужність, що споживається на декілька порядків менша, ніж в малопотужних ТТЛ. Елементи КМОП (КМДП) відрізняються підвищеною поміхостійкістью, але дуже чутливі до статичної електрики.

Швидкодія — майже сама маленька (3МГц).

Найбільш застосовувані серії К176, К561, К564.

6)В останній час розроблені цифрові БИС на базі елементів інтегральної інжекційної логіки — АБО (І Л). Характеризуються надзвичайно низьким енергоспоживанням (менше 1мкВт на елемент).

Завдяки малій потужності і присутності в схемах І Л додаткових резисторов і інших компонентів вдається реалізувати дуже високу щільність розміщення приладів в кристалі. Тому основною галуззю застосування технології І Л є БИС мікропроцесорів, БИС пам'яті і ін. БИС. Основа таких БИС складається з І Л елементів, а по периферії кристалу — елементи ТТЛ, ТТЛШ.

КР582, 584.

Струм в транзисторах з інжекційним живленням виникає в результаті порушення електричної нейтральності бази при безпосередньому введенні в неї (інжекції) надлишкових носіїв заряда.

Елементи з трьома станами і з відкритим колектором.

 

Елементи ТТЛ і КМОП мають двухтактниі вихідні схеми: високий і низький рівень подається на вихід через відкритий біполярний або МОП транзистор. Такі схеми називають активним навантаженням (замість Rк стоїть транзистор).

Ці схеми мають низький вихідний опір, малий час перемикання і володіють більш високою поміхостійкістью у порівнянні з одиночним транзистором.

Однак існують ситуації, коли активний вихід виявляється незручним. Наприклад, при зв'язку процесора з пам'яттю, зовнішніми приладами і т. д., обмін даними іде по шістнадцяти розрядам. Отже, для кожного з них потрібний шістнадцяти жильний кабель. Це дорого. Тому застосовують одну шістнадцятирозрядну шину. Кожна лінія цієї шини має один нагрузочний резистор, і до нього через схеми і-не з відкритим колектором (або з трьома станами) підключаються всі прилади, що можуть передавать дані.

Всі, окрім одного мають разомкнутий стан.

З відкритим колектором

ЛА6

ЛА7

ЛА8

Недоліком ІС з ВК є їхня понижена швидкодія і поміхостійкістьсть у порівнянні з звичайними схемами, що використають активне навантаження. Довга шина може мати значну ємність і, як наслідок, схильність до впливу поміх. Для рішення цієї проблеми застосовують елементи з трьома станами. Це не значить, що ми маємо три рівня напруги. Третій стан (високий імпеданс) — мікросхема відключається від шини. Ці схеми мають окремий запираючий вхід, з допомогою якого вони можуть встановлюватися в третій стан незалежно від того, що сигнали є на вході.

155ЛП8, 155ЛН6

В мікропроцесорних системах в нинішній час широко використовуються двунаправлені шинні підсилювачі. К551АП6, К155АП6. На кожну шину встановлюють такий підсилювач і передають

 

1). Монтажне або (провідне). Це одне з застосуваннь схем з відкритим колектором.

Явля собою найпростіше розширення функцій вентиля шляхом безпосереднього об'єднання виходів вентиля. Таке об'єднання неприпустиме при використанні схем з активним навантаженням. З трьох схем 2або-не отримали одну схему на шість входів. ЧИ — і ЛА — і-не ЛЛ — або ЛЕ — або-не ЛН — не ЛР — і-або-не

2). Що виключає або (К155ЛП5). Логічний елемент ”що виключає або“ застосовується як суматор по модулю 2 (для двох входів), як пристрій для вироблення паритетного біта, що додається до інформаційного ”слова“ при передачі (або запису) даних, а також для перевірки правильності паритету при відновленні цих даних.

На 2 входи

155ЛП2 8-разрядна парність На 3 входи

Схема виділення фронту і зрізу.

Звичайно за допомогою диференційного ланцюжка і після цього формують. .

 

Фізичне подання інформації.

 

Літери і цифри двійкового алфавіту відображаються фізичними сигналами і можуть приймати два значення, які чітко відрізняються: напруги високого і низького рівня, відсутність і наявність імпульсів струму, позитивний і негативний імпульс струму. Ці два сигнали, які відрізняються позначаються символами ”0“ і ”1“.

Застосовуються три способи фізичного подання літер (цифр) двійкового алфавіту: потенційний, імпульсний і динамічний.

Потенційне подання.

При потенційному способі двом значенням змінної 0 і 1 відповідають низький і високий рівні напруги.

Імпульсное подання.

При імпульсном способі подання одиничне і нульове значення двійкової змінної зображаються наявністю і відсутністю електричного імпульсу в відповідній точці схеми.

Динамічне подання.

 

При динамічному способі подання інформації двом можливим значенням змінної відповідає наявність або відсутність серії імпульсов (sin).

Для подання і передачі двійкових символів застосовують два способи: послідовний і паралельний.

При послідовному способі кожний тимчасовий такт передвизначений для відображення одного розряду. Передається по двом проводам.

 

При паралельному способі всі розряди передаються по декільком електричним ланцюгам водночас. Кількість ланцюгів рівно кількості розрядів.

Комбінаційні схеми.

 

Комбінаційні схеми — це схеми, стан виходів яких однозначно визначається рівнем вхідних сигналів в даний момент часу. Комбінаційні схеми будуються або на основі логічних елементів, або на основі ПЗП, в які записується таблиця перетворення вхідних слів в вихідні.

До комбінаційних функціональних вузлів відносяться перетворювачі кодів (шифратори, дешифратори), мультиплексори, демультиплексори, пристрої зсуву чисел, комбінаційні суматори, цифрові компаратори.

Шифратор - пристрій, що забезпечує видачу певного коду у відповідь на збудження одного з входів. Шифратори широко використовуються для перетворення десяткових цифр і літерових символів в двійковий код при введенні інформації в ЕОМ з клавiатури. Змінні є незалежними і дозволяють побудувати вхідних комбінацій. Але якщо накладається обмеження, що забороняє натиск двох і більше клавіш, то залишається тільки 11 вхідних комбінацій. Такий код називається “1 з n“ або унітарним. Якщо обмежень немає, тобто при натисканні декількох клавіш шифратор реагує на старшу (молодшу), то такий шифратор називають пріорітетним.

 

Простий шифратор — К555ИВ3	Пріорітетний — КМ555ИВ1

Для шифратора:

 

Дешифратори.

 

Зворотне перетворення двійкового або будь-якого коду в код ”1 з n“ виконують перетворювачі коду що називаються дешифраторами. Використовуються в приладах вводу-виводу інформації з ЕОМ і інших цифрових приладів на друк або дісплей.

Дешифратори розділяються:

1) по способу організації дешифрації — на прямокутні (матричні), пірамідальні, ступінчаті;

2) по типу використаних елементів — на діодні, транзисторні, діодно-транзисторні, магнітні;

3) по кількості внутрішніх шин — з повним набором вихідних шин (їх ), з неповним набором.

Схему прямокутного дешифратора на n входів можна побудувати на основі системи перемикаючих функцій. При цьому прямокутний дешифратор має усього один ступінь дешифрації і число схем збігу І 2ⁿ штук.

x1 x2 y0 y1 y2 y3   0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1