Цифровые устройства автоматики

Логическая схема (рис. 1.1) с n входами и k выходами реализует систему переключательных функций y0…yk-1. Каждая функция yi (x0…xk-1) однозначно соответствует входным наборам сигналов, комбинациям входных сигналов. Такие цифровые устройства образуют класс комбинационных схем (КС). Их часто называют схемами без обратных связей, или схемами без элементов памяти.

КС с несколькими выходами может быть представлена в виде совокупности схем, у каждой из которых лишь один выход. Работа каждого выхода описывается либо таблицей истинности, либо логическим уравнением.

В цифровой технике применяется большое число типовых (стандартных) КС, выполненных в виде интегральных схем малой и средней степени интеграции. Все многообразие КС, применяемых в цифровых устройствах, можно классифицировать по их основному функциональному назначению - по типу логической задачи, которую может решать КС в цифровом устройстве. По функциональному признаку можно сформировать следующие группы КС:

· Логические элементы (ЛЭ) общего назначения, выпускаемые в виде готовых интегральных логических схем малой степени интеграции. К ним относятся ЛЭ, представленные на рис. 1.2. Они образуют технически полную систему элементов, т.е. удовлетворяющую требованиям функциональной и физической полноты.

· Функционально полная система элементов - система позволяющая реализовать любые, сколь угодно сложные переключательные функции (ПФ) путем представления их через типовые (базисные) функции. Функционально полными являются 3 базиса:

1. «И-ИЛИ-НЕ» (базис конъюнкции, дизъюнкции, инверсии);

. «И-НЕ» (базис Шеффера);

. «ИЛИ-НЕ» (базис Пирса или функция Вебба).

· Физически полная система элементов - система, обеспечивающая работоспособность и надежное взаимодействие элементов при всевозможных комбинациях связи между ними (совместимость входных и выходных сигналов при воздействии на элемент нагрузок и дестабилизирующих факторов, при разбросе параметров и характеристик элементов и т.п.).

· Преобразователи кодов - дешифраторы, детекторы состояний, шифраторы, преобразователи специальных кодов, ПЗУ и др.

· Коммутационные узлы - ключи, мультиплексоры, мультиплексоры-демультиплексоры и др.

· Арифметические узлы - схемы контроля на четность, сумматоры, схемы ускоренного переноса, арифметико-логические устройства, числовые компараторы, умножители и др.

Основными задачами изучения КС являются задачи анализа и синтеза этих схем. Задача анализа - нахождение функции, реализуемой конкретной схемой. Задача синтеза - преобразование заданной логической функции к форме, в которой ПФ представлена через логические функции заданных для реализации элементов. Например: через логические функции ЛЭ основного базиса, универсального базиса; через логические функции, реализуемые дешифратором, мультиплексором и т.п.

Основным инструментом анализа и синтеза цифровых устройств всех уровней является алгебра логики. Алгебру логики называют также Булевой алгеброй. Алгебра логики базируется на 3 функциях, определяющих 3 основные логические операции.

. Функция отрицания «НЕ»

Читается как f1 есть (эквивалентно) НЕ Х. Элемент, реализующий функцию НЕ, называется элементом НЕ (инвертором). Элемент НЕ имеет 2 состояния:

. Функция логического умножения (конъюнкции).

Похожые стьтьи по экономике

Компьютерный томограф Asteion 4 для сканирования всего тела и его комплектующие
Быстрое развитие техники компьютерной томографии потребовало от радиологов изменить протоколы сканирования, предназначенные для различных органов и применяемые при различных забол ...

Расчет радиопередающего устройства
Радиопередатчик - это устройство, способное передавать сигналы на различные расстояния с помощью радиоволн. В этом его отличительная черта от устройств проводной связи. Передатчик вместе ...

Усилитель низкой частоты
Характерной особенностью современных электронных усилителей является исключительное многообразие схем, по которым они могут быть построены. Усилители различаются по характеру усиливаем ...