Elemente logice de bază - studopediya

Pentru implementarea fizică a funcțiilor logice utilizate în arta circuit electronic (dispozitiv digital) care îndeplinește funcția corespunzătoare acestei conversii (adică, operații logice asupra variabilelor binare). porți logice folosite pentru a implementa funcțiile logice elementare.

Dispozitivul logic elementomnazyvaetsya fizică pentru efectuarea uneia dintre operațiile de funcție logică booleană sau simplu. Un circuit compus dintr-un număr finit de elemente logice, numite logica.

Numărul de intrări de poartă logică corespunzătoare numărului de argumente au reprodus una sau mai multe funcții booleene.

La fel ca și funcția booleană complexă poate fi obținută prin suprapunerea de funcții simple și dispozitiv digital sofisticat este construit din circuitele elementare, în special a elementelor logice.

Set de elemente logice numite complet funcțional. în cazul în care aceste elemente puse în aplicare funcții logice forma funcții complete de vedere funcțional logice de sistem. Astfel funcțional set complet este compus din trei componente logice - un invertor. conjunctor și disjunctor. Condiționată grafic notație și adevăr tabelul elementelor prezentate respectiv în figurile 5.9, 5.10 și 5.11.

Figura 5.9 - ASB și un tabel de adevăr inverter

Figura 5.10 - ASB și un adevăr de masă disjunctor

Figura 5.11 - ASB și un adevăr de masă conjunctor

Interpretarea poarta OR (disjunctor) poate servi diagrama prezentată în figura 5.12. Într-adevăr, strălucirea incandescentă N posibile în cazul în care S1 comutatorul este închis. sau cheie S2. sau ambele comutatoare sunt închise (cu alte cuvinte - în cazul în care a închis cel puțin o cheie de S. Aceasta este, în cazul în care cel puțin o variabilă Si este egal cu logica 1).

Figura 5.12 - operație disjunctor Ilustrație

În mod similar, funcționarea poarta AND (conjunctor) poate fi ilustrată prin schema prezentată în figura 5.13.

Filamentul strălucire lămpii H în diagrama din figura 5.13 este posibilă numai atunci când cheia este închis și comutator S1 și S2 (adică numai dacă ambele variabile sunt egale cu 1 logic Si). Adică, funcționarea circuitului poate fi descris de tabelul de adevăr prezentat în figura 5.11 pentru conjunctor.

Figura 5.13 - operare conjunctor Ilustrarea

După cum sa menționat mai devreme, caracterul complet funcțional posedă funcții logice negație conjuncție (AND-NO) și disjuncție negație (NOR) pentru a implementa utilizând elemente logice corespunzătoare Schaeffer (NAND) și Pierce (NOR), fiecare dintre acestea reprezentând un set complet funcțional de funcții logice. Condiționată grafic notație și adevăr tabelul elementelor prezentate respectiv în Figurile 5.14 și 5.15.

Figura 5.15 - ASB și adevăr tabelul de SAU-NU

Arătăm că elementul Schaeffer are un caracter complet funcțional, și anume că acesta poate fi utilizat pentru a implementa funcțiile logice AND, OR și NOT.

Din tabelul de adevăr (figura 5.14), este evident că, atunci când starea x1 = x2 funcție y este egală cu valoarea inversă a variabilelor de intrare logice. Prin urmare, prin combinarea intrărilor elementelor, așa cum se arată în figura 5.16 obținem invertor.

5.16 - bazat pe invertor element de 2I-NU

Dacă funcția de a aplica inversiune, apoi pe baza teoremei negației dublu obținem

Din (5.5) vedem că conjuncția variabilelor logice pot fi obținute prin adăugarea după Schaeffer un alt element, cum ar fi un element care implementează funcția HE (figura 5.17).

Figura 5.17 - conjunctors pe baza elementelor de 2I-NU

În cele din urmă, profitând de regula de Morgan, obținem

Expresia (5.6) descrie un circuit de comutare elemente Schaeffer pentru implementarea variabilelor logice disjuncție (figura 5.18).

Figura 5.18 - disjunctors pe baza elementelor de 2I-NU

In mod analog putem arăta că elementul de perforare (NOR) are, de asemenea, caracterul complet funcțional.

Logica System elementovnazyvaetsya destinate pentru construcția dispozitivelor digitale set complet funcțional de elemente logice legate între ele prin parametrii electrici, structurali și tehnologice comune, utilizând aceeași metodă de informații și de același tip de legături inter-elemente. Elemente de sistem de multe ori redundante în structura sa funcțională, care vă permite să construiască circuit, mai economic în numărul de elemente utilizate. Elementele sistemului cuprind elemente pentru efectuarea operațiilor logice, elemente de memorie, elementele care implementează funcțiile nodurilor de calculator, precum și elemente de consolidare, reabilitare și semnal de generare formular standard.

Elementele care alcătuiesc sistemul sunt circuite integrate mikrominiatyurizovannye electronice (cipuri) formate într-un cristal de siliciu prin procedee speciale.

În majoritatea sistemelor actuale (serie) sunt elemente de circuit grad mic de integrare (SI), gradul mediu de integrare (ATI) și o integrare pe scară largă (LSI). circuite logice în elemente de formular IC implementare o multitudine de operații logice precum AND, OR, AND, OR, NAND, NOR, ȘI-SAU-NU Element si declanseaza. porți logice de pe chips-uri și LSI ASIC pune în aplicare noduri de calculator.

Principalii parametri ai elementelor logice ale sistemului sunt:

- niveluri de tensiuni de alimentare;

- nivele de semnal pentru a reprezenta logica 0 și 1;

- capacitate de încărcare (raport de ieșire ramificare);

În conformitate cu tipurile de elemente de bază de chei electronice partajate de mai multe tipuri de elemente integrate, în cazul în care cele mai frecvente sunt următoarele:

a) logica tranzistor-tranzistor (TTL);

b) logic cuplat emițător (ECL);

c) logica injecție integrată (I 2 L);

g) oxid metalic semiconductor p-tip (p ștergerea o cârpă);

d) structura de metal-oxid-semiconductor n-tip (n ștergerea o cârpă);

e) MOS complementar (CMOS);

w) structură dinamică MOS.

circuite logice, care sunt fabricate la diferite baze structurale și tehnologice, diferă în mod semnificativ în caracteristicile lor, chiar dacă implementează aceeași funcție. Efectuați oricare dintre aceste tipuri de tehnologii de circuit are avantajele și dezavantajele sale. Deci, ECL are de mare viteză, cu toate că unele TTL-l abordare în acest parametru. Ca -MOP- p și n logica este utilizat ștergerea o cârpă pe scară largă în microprocesoare și circuite CMOS profită de, în cazul în care este important să se reducă consumul de energie.

Structura dinamică MOS utilizată pentru a construi diverse dispozitive de stocare. Ei au o organizare simplă, în care starea logică este determinată de capacitatea de încărcare inerentă a elementului logic.

Parametrii de bază IC TTL, ECL și CMOS sunt prezentate respectiv în tabelele 5.2, 5.3 și 5.4. După analizarea conținutului tabelului, se poate trage concluzia că cea mai mare viteză caracterizat circuitele integrate TTL. Circuite integrate CMOS au viteză mai mică, dar au o mai bună capacitate de încărcare (de exemplu, la ieșirea dintr-un element poate conecta un număr mai mare de intrări ale altor elemente). IC ECL mai mică întârziere de propagare a semnalelor de impulsuri.

Tabelul 5.2 - Parametrii de bază TTL ICS

Consumul de energie, mW

întârziere de propagare, ns