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

Разработка сети связи с использованием современных технологий
В данный момент телекоммуникационная сеть Украины проходит этап активной цифровизации. Старые аналоговые АТС заменяются на современные цифровые системы передачи, обеспечивающие гораздо более широкий с ...

Акселерометр пьезоэлектрического типа
По естественной входной величине прибора методы измерения параметров движения могут быть разбиты на две группы. К первой группе относятся методы, основанные на осуществлении непо ...

Расчет, моделирование на ПЭВМ и испытание цифровых фильтров
Фильтром называется устройство, предназначенное для определения одной части входной совокупности сигналов и помех (входного сигнала) от другой ее(его) части. Фильтрация осуществляет подавление нежелат ...