Главная страница

Цифровые устройства. Что такое цифровые микросхемы. Виды цифровых микросхем


Скачать 2.25 Mb.
НазваниеЧто такое цифровые микросхемы. Виды цифровых микросхем
АнкорЦифровые устройства.doc
Дата22.09.2017
Размер2.25 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файлаЦифровые устройства.doc
ТипДокументы
#8922
страница2 из 38
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   38

Раздел 2

Логические элементы.

Глава 1

Логические элементы


Любые цифровые микросхемы строятся на основе простейших логических элементов:

  1. Логический элемент "НЕ" — выполняет функцию инвертирования;

  2. Логический элемент  "И" — выполняет функцию логического умножения.

  3. Логический элемент  "ИЛИ" — выполняет функцию логического суммирования;

Рассмотрим эти логические элементы подробнее.

Инвертор


Простейшим логическим элементом является инвертор, который просто изменяет значение входного сигнала на прямо противоположное значение. Его логическая функция записывается в следующем виде:



где черта над входным значением и обозначает изменение его на противоположное. То же самое действие можно записать при помощи таблицы истинности, приведённой в таблице 1. Так как вход у этого логического элемента только один, то его таблица истинности состоит только из двух строк.

Таблица 1.1 Таблица истинности логического инвертора

In

Out

0

1

1

0

В качестве логического инвертора можно использовать обычный транзисторный усилитель с транзистором, включенном по схеме с общим эмиттером или истоком. Схема логического инвертора, выполненная на биполярном n-p-n транзисторе, приведена на рисунке 1.

 
Рисунок 1.1 Схема простейшего логического инвертора

Схемы логических инверторов могут обладать различным временем распространения сигнала и могут работать на различные виды нагрузки. Они могут быть выполнены на одном или на нескольких транзисторах, но независимо от схемы этого логического элемента и её параметров они осуществляют одну и ту же функцию. Для того, чтобы особенности включения транзисторов не затеняли выполняемую функцию, были введены специальные обозначения для цифровых микросхем — условно-графические обозначения. Условно-графическое изображение инвертора приведено на рисунке 2.

 
Рисунок 2. Условно-графическое изображение логического инвертора

Логический элемент "И"


Следующим простейшим логическим элементом является схема, реализующая операцию логического умножения "И":

F(x1,x2) = x1^x2

где символ ^ и обозначает функцию логического умножения. Иногда эта же функция записывается в другом виде:

F(x1,x2) = x1^x2 = x1·x2 = x1&x2.

То же самое действие можно записать при помощи таблицы истинности, приведённой в таблице 2. В формуле, приведенной выше использовано два аргумента. Поэтому элемент, выполняющий эту функцию имеет два входа. Такой элемент обозначается "2И". Для элемента "2И" таблица истинности будет состоять из четырех строк (22 = 4).

Таблица 1.2 Таблица истинности схемы, выполняющей логическую функцию "2И"

In1

In2

Out

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

Как видно из приведённой таблицы истинности активный сигнал на выходе этого логического элемента появляется только тогда, когда и на входе X и на входе Y будут присутствовать логические единицы. То есть этот логический элемент действительно реализует операцию "И"

Проще всего понять, как работает логический элемент "И", при помощи схемы, построенной на идеализированных ключах с электронным управлением, как это показано на рисунке 1.2 В этой схеме ток будет протекать только тогда, когда оба ключа будут замкнуты, а значит, единичный уровень на выходе схемы появится только при двух логических единицах на входе.

 
Рисунок 1.2 Принципиальнае схема, реализующая логическую функцию "2И"

Условно-графическое изображение схемы, выполняющей логическую функцию "2И", на принципиальных схемах приведено на рисунке 1.3, и с этого момента схемы, выполняющие функцию “И” будут приводиться именно в таком виде. Это изображение не зависит от конкретной принципиальной схемы устройства, реализующей функцию логического умножения.

 
Рисунок 1.3 Условно-графическое изображение схемы, выполняющей логическую функцию "2И"

Точно так же описывается и функция логического умножения трёх переменных:

F(x1,x2,x3)=x1^x2^x3

Её таблица истинности будет содержать уже восемь строк (23 = 4). Таблица истинности трёхвходовой схемы логического умножения "3И" приведена в таблице 1.3, а условно-графическое изображение на рисунке 1.4. В схеме же, построенной по принципу схемы, приведённой на рисунке 1.2, придётся добавить третий ключ.

Таблица 1.3 Таблица истинности схемы, выполняющей логическую функцию "3И"

In1

In2

In3

Out

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

0

1

0

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

 
Рисунок 1.4. Условно-графическое изображение схемы, выполняющей логическую функцию "3И"
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   38


написать администратору сайта