2017-12-14
1688
Базовые логические схемы
Электронные схемы, выполняющие простейшие логические операции, называются логическими элементами или схемами. Для реализации в цифровых системах разнообразных логических функций достаточно иметь логические элементы, реализующие операции того или иного минимального базиса. Этот набор логических элементов называется минимальным элементным базисом. В современной цифровой схемотехнике таким базисом чаще всего служат элементы И-НЕ, либо ИЛИ-НЕ. Однако реализация цифровых систем с использованием только элементов минимального базиса часто приводит к излишней сложности устройств и ухудшает их основные эксплуатационные параметры. Поэтому для улучшения характеристик систем при их построение во многих случаях используют расширенные (избыточные) элементные базисы, в которых кроме элементов И-НЕ, ИЛИ-НЕ входят схемы, выполняющие функции И-ИЛИ-НЕ, И, ИЛИ, исключающее ИЛИ и др.
Рассмотрим условные обозначения и выполняемые функции логических элементов, входящих в состав наиболее распространенных серий цифровых интегральных схем.
|
|
|
Инвертор
Выполняемая функция:
Условное обозначение (ЛН). Схемное изображение инвертора представлено на рис.2.1.
Рис.2.1. Схемное изображение инвертора
Таблица истинности
| x | y |
2. Конъюнктор
Выполняемая функция:
Условное обозначение (ЛИ). Схемное изображение конъюнктора представлено на рис.2.2.
Рис.2.2. Схемное изображение конъюнктора
На практике n принимает значения 2, 3 или 4 и тогда эти элементы называют 2И, 3И, 4И. Таблица истинности для элемента 2И будет иметь вид:
| x1 | x2 | y |
3. Штрих Шеффера (И-НЕ).
Выполняемая функция:
Условное обозначение (ЛА). Схемное изображение штриха Шеффера представлено на рис.2.3.
Рис.2.3. Схемное изображение штриха Шеффера
На практике n принимает значения 2, 3, 4 или 8, т.е. имеются элементы 2 И-НЕ, 3 И-НЕ, 4 И-НЕ, 8 И-НЕ.
Таблица истинности для элемента 2 И-НЕ будет
| x1 | x2 | y |
4. Дизъюнктор.
Выполняемая функция: y=x1V x2 ...V xn
Условное обозначение (ЛЛ). Схемное изображение дизъюнктора представлено на рис.2.4.
Рис.2.4. Схемное изображение дизъюнктора
На практике n равно 2, т.е. имеются элементы 2 ИЛИ.
Таблица истинности такого элемента будет
| x1 | x2 | y |
5. Стрелка Пирса (ИЛИ-НЕ).
Выполняемая функция:
Условное обозначение (ЛЕ). Схемное изображение стрелки Пирса представлено на рис.2.5.
|
|
|
Рис.2.5. Схемное изображение стрелки Пирса
Промышленностью выпускаются элементы с n=2, 3, 4, 5, т.е. 2 ИЛИ-НЕ, 3 ИЛИ-НЕ, 4 ИЛИ-НЕ, 5 ИЛИ-НЕ.
Таблица истинности, например, элемента 2 ИЛИ-НЕ будет иметь вид
| x1 | x2 | y |
7. Сложение по модулю 2 (исключающее ИЛИ, неравнозначность).
Условное обозначение (ЛП). Схемное изображение элемента «исключающее ИЛИ» представлено на рис.2.7.
Рис.2.7. Схемное изображение элемента «исключающее ИЛИ»
Таблица истинности будет:
| x1 | x2 | y |
8. Исключающее ИЛИ-НЕ (равнозначность).
Условное обозначение (ЛП). Схемное изображение элемента «равнозначность» представлено на рис.2.8.
Рис.2.8. Схемное изображение элемента «равнозначность»
Таблица истинности будет:
| x1 | x2 | y |
Так как выходные сигналы рассмотренных выше базовых логических функций в любой момент времени определяются только теми сигналами, которые поступают на вход схемы в тот же момент времени, то эти схемы относятся к простейшим комбинационным логическим схемам.
Более сложные комбинационные логические схемы строятся на основе простейших схем. Причём, на практике, наиболее часто встречаемые сложные комбинационные логические схемы, реализуются в виде функциональных интегральных микросхем, таких как мультиплексоры, демультиплексоры, шифраторы, дешифраторы и т.д. Рассмотрим некоторые из них.
Шифраторы
Шифратор - это комбинационная функциональная схема, предназначенная для преобразования кодов.
Шифратор 4 в 2.
| A3 | A2 | A1 | A0 | X1 | X0 |
Рис.45. Логическая сумма шифратора 4 в 2 Таблица истинности шифратора 4 в 2.
Для нормальной работы шифратора необходимо обеспечить присутствие логической 1 только на том входе, который соответствует выбранному числу. На остальных входах шифратора в этот момент должны быть уровни логического 0.
