Загрузил Новиков Владислав

Схемотехника 4

реклама
1
Комбинационные логические схемы
• Схема является комбинационной, если:
• ее состояние зависит только от текущих состояний входов
(схема «не помнит» предыдущее состояние);
• каждый элемент схемы сам является комбинационным;
• вход любого элемента имеет только один источник сигнала
(за исключением выходов элементов с третьим
состоянием);
• схема не содержит обратных связей.
2
Основные логические элементы
• На основе базового набора логических элементов – И
(AND), ИЛИ (OR), НЕ (NOT) – может быть построена
комбинационная схема любой сложности.
• NAND – И-НЕ
• NOR – ИЛИ-НЕ
• XOR – Исключающее ИЛИ
• MUX2 – Мультиплексор 2 в 1
3
Синтез логических схем
Булева алгебра
Описание
Теорема
Обратная теорема
Операции с 0 и 1
B•1=B
B+0=B
B•0=0
B+1=1
Правило повторения
B•B=B
B+B=B
Правило дополнения
B • B¯ = 0
B + B¯ = 1
Двойное отрицание
B¯ ¯= B
Коммутативность
B•C=C•B
B+C=C+B
Ассоциативность
(B • C) • D = B • (C • D)
(B + C) + D = B + (C + D)
Дистрибутивность
(B • C) + (B • D) = B • (C + D)
(B + C) • (B + D) =B + (C • D)
Поглощение
B • (B + C) = B
B + (B • C) = B
Склеивание
(B • C) + (B • C¯ ) = B
(B + C) • (B + C¯ ) = B
• Теорема Двойственная теорема Название
4
Булева алгебра в схемотехнике
5
• Элемент И-НЕ эквивалентен элементу ИЛИ
с инверсными входами.
• Аналогично, ИЛИ-НЕ эквивалентен
элементу И с инверсными входами.
6
Синтез логических схем
• Таблица истинности –> ДНФ –> минимизация полученной
логической функции –> приведение к стандартному
элементному базису И-НЕ, ИЛИ-НЕ
• Таблица истинности –> ДНФ –> программируемая логическая
матрица (ПЛМ)
• Таблица истинности –> запоминающее устройство, в которое
записывается таблица истинности (такой подход
используется в программируемых логических интегральных
схемах)
7
8
Реализация логических функций с помощью стандартных
логических элементов
9
Задержка распространения сигнала в логических схемах
10
Возникновение помехи в комбинаторной логике
11
Реализация логических функций с помощью ПЛМ
• Программируемая логическая матрица (ПЛМ) представляет собой
специализированную микросхему, которая содержит в своем составе две логических
матрицы «И» и «ИЛИ». Матрица И необходима для получения элементарных
конъюнкций от входных сигналов, а матрица ИЛИ - объединяет полученные
произведения.
12
Буферный усилитель с тремя состояниями
•
•
•
•
•
Третье состояние (Z) – выход отключен или находится в
состоянии высокого сопротивления
Основное назначение – объединение выходов нескольких
устройств на общей шине данных
Если вход управления En = 0, то выход соответствующего
устройства отключается от общей шины и устройство
может принимать данные
Если Еn=1 устройство может передавать данные на общую
шину
В каждый момент времени на общей шине может быть
только один передатчик!
13
Пример разработки: Мультиплексор 4 в 1
реализация с помощью ПЛМ (a), буферных усилителей с третьим состоянием (b),
мультиплексоров 2 в 1 (c)
14
•
Замечание. Для построения мультиплексора 4 в 1 на основе буферных усилителей с
третьим состоянием, нам потребуется еще и дешифратор 2 в 4
15
Сравнение задержек в мультиплексорах
16
Микросхемы средней степени интеграции серии 54/74
74aaXXX
00
02
Функциональное назначение
4 элемента NAND2
4 элемента NOR2
2 элемента NAND4
2 элемента AND4
•
•
Двоично-десятичный дешифратор
•
...
20
21
...
42
...
48
Дешифратор-драйвер 7-сегм. индикатора
...
68
4-х разрядный двоичный счетчик
...
99
4-х разрядный сдвиговый регистр
•
...
150
Мультиплексор на 16 каналов со стробированием
...
201
256-bit (256x1) RAM
...
283
4-х разрядный полный сумматор
...
462
Передатчик ВОЛС (fiber-optic link)
•
Например:
SN74ALS245
SN – производитель (Texas
Instruments),
серия микросхем:
74 - коммерческое исполнение
(от 0°C до 70°C),
54 - индустриальное (от –55°C
до 125°C)
ALS – тип логики (в данном
случае ТТЛШ с низким
энергопотреблением),
245 – функциональное
назначение (восьмибитный
двунаправленный буфер).
17
Пример: Дешифратор двоично-десятичного
кода в позиционный десятичный
Скачать