Когда можно, а когда нельзя соединять параллельно выходы ЛЭ.

ЛЭ с открытым коллектором могут работать на нетиповую нагрузку (реле, дроссель, обмотка трансформатора, индикаторной лампе, питаемой от U_ИП и др.) и включаться параллельно по выходам

Стандартные элементы ТТЛ со сложными выходными инверторами нельзя соединять параллельно по выходам, так как при различных логических состояниях из-за малых выходных сопротивлений элементов в выходных цепях развились бы недопустимо большие токи, а логическое состояние общего выхода было бы неопределенным. Элементы с открытым коллектором допускают параллельное соединение выходов с общим нагрузочным резистором св. В данном случае относительно сигналов на базах выходных транзисторов выполняется операция , а элементы с открытым коллектором могут использоваться и для поочередной работы на общую линию в режиме разделения времени; для этой цели разработаны специальные элементы с тремя состояниями выхода: «1», «0» и «отключено» (отключающиеся от нагрузки), обеспечивающие более высокое быстродействие.

В состоянии «отключено» выход элемента не потребляет и не отдает тока в нагрузку. Если в каждый момент времени лишь один из подключенных к магистральной шине элементов активен, а все остальные отключены, то обеспечивается нормальный режим разделения времени.

Особенность логических выводов состоит в том, что их нельзя соединять параллельно. Во-первых, это создает логическую неопределенность, т.к. в точке соединения выхода, формирующего логическую единицу, и выхода, формирующего логический нуль, не будет определенного результата. Во-вторых, при соединении выходов, находящихся в различных логических состояниях, возникает низкоомная цепь от источника питания до «земли» (для схемы КМОП через открытые транзисторы Т1 элемента, находящегося в единичном состоянии, и Т2 элемента, находящегося в нулевом состоянии). Ток этой цепи может достичь большой величины и для некоторых типов элементов достаточной даже ля вывода из строя соединяемых элементов.

 

Зачем нужны логические элементы (ЛЭ) с 3-мя состояниями выхода?

Взвешенные и невзвешенные двоично-десятичные коды.

Для представления значений десятичных цифр 0,1,2,...9 в двоичной форме необходимо иметь, по крайней мере, четыре двоичных разряда. Поскольку для четырех разрядов возможно 16 комбинаций, из которых используется лишь 10, можно построить большое число различных двоично-десятичных кодов. Особый интерес представляет класс взвешенных кодов, когда каждому разряду приписывается “вес”, и каждая группа из четырех битов задает десятичное число, равное сумме “весов” тех двоичных разрядов, значения которых равны 1. Итак, если w1, w2, w3, w4 - веса двоичных разрядов группы, x 1, x2, x3, x4 - соответствующие значения разрядов (двоичные), то десятичная цифра, соответствующая числу N = w4x4 + w3x3 + w2x2 + w1x1, представляется 4-х разрядной двоичной группой x4x3x2x1. Последовательность двоичных разрядов, представляющую десятичную цифру, называют так же кодовым набором.

Недостатки взвешенных кодов: при передаче информации по каналам связи под действием помех отдельные элементы кода могут так исказиться, что будут приняты неверно. Например, вместо «0» будет принят элемент «1» или наоборот. Если будет искажен старший разряд, то ошибка будет значительно больше, чем при искажении младшего разряда. С этой точки зрения лучше применять невзвешенный код, у которого ошибки, вызванные помехами, были бы одинаковыми для любого разряда.

Существует много невзвешенных двоичных кодов, примеры двух из которых приведены в таблице 3. Код с избытком три формируется путем сложения каждого кодового набора ДД8421 кода с 0011. Например, число 7 записывается в коде с избытком 3 в виде 0111+ 0011 = 1010. Этот код является самодополняющимся. Во многих практических приложениях, например, при аналого-цифровом преобразовании желательно пользоваться кодами, в которых все последовательные кодовые наборы отличаются друг от друга лишь одним разрядом, эти коды называются циклическими.

 

Особенности синтеза комбинационных схем, реализующих недоопределенные логические функции

Рассмотрим особенности минимизации недоопределенных функций.

Недоопределенной называют функцию, значения которой при некоторых комбинациях не определены или, как говорят, безразличны. Например, при двоично-десятичном кодировании десятичные цифры представляются четырьмя двоичными разрядами. Из 16 возможных кодовых комбинаций используются лишь 10, остальные запрещены и никогда появиться не могут.

В таблице истинности не определенные значения функции отмечают прочерками.

Пример.

Построить схему, реализующую функцию Y, не определенную на наборах 000 и 111 и заданную таблицей.

	Y	bc
		a
	–
			–

При двух прочерках возможны четыре способа доопределения. Каждый из них дает работоспособную схему, но по аппаратурным затратам они будут разными. Самая простая схема получится, если доопределить функцию так, как показано на рис. 1.8,а.

В этом случае схема строится на двух ЛЭ: 2И и 2ИЛИ. (рис. 1.9.б)

Рис. 1.9.Реализация недоопределенной функции.