40164

КОМБИНАЦИОННЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

2 При построении логических устройств на реальной элементной базе возникают следующие задачи: а число входов ЛЭ больше числа переменных входящих в реализуемую с их помощью ФАЛ; б число входов ЛЭ меньше числа переменных входящих в реализуемую с их помощью ФАЛ. Решение задач: а Число входов больше требуемого. Следовательно что уменьшит фактическое число входов ЛЭ можно подавая на неиспользуемые входы сигналы пассивных логических констант: 0 – для элементов ИЛИНЕ 1 – для элементов ИНЕ; б число входов ЛЭ меньше требуемого. Сравнивая...

Русский

2013-10-15

587.5 KB

34 чел.

10 КОМБИНАЦИОННЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА

10.1 Особенности синтеза логических устройств

1 Логические устройства проектируются обычно в базисе И-НЕ и ИЛИ-НЕ

(табл.10.1).

На основе этой таблицы любую ФАЛ можно записывать в требуемом базисе ЛЭ. При этом используются два технических приема: двойное инвертирование исходного выражения или его части и применение теорем Де-Моргана. Если требуется привести ФАЛ к базису ЛЭ И-НЕ, то указанными приемами функция преобразуется к виду, содержащему только операции логического умножения и инверсии.

Далее она переписывается через условные обозначения операции И-НЕ. Аналогично поступают при преобразовании ФАЛ к базису ЛЭ ИЛИ-НЕ. При этом оставляют только операции логического сложения и инверсии.

Пример: задана ФАЛ . Преобразовать к базисам ЛЭ И-НЕ и ИЛИ-НЕ.

Решение:

базис ЛЭ И-НЕ.

базис ИЛИ-НЕ.

2 При построении логических устройств на реальной элементной базе возникают следующие задачи:

а) число входов ЛЭ больше числа переменных, входящих в реализуемую с их помощью ФАЛ;

б) число входов ЛЭ меньше числа переменных, входящих в реализуемую с их помощью ФАЛ.

Решение задач:

а) Число входов больше требуемого. Для этого введем понятие активного и пассивного логического уровня. Для элемента И-НЕ активный логическим уровнем является логический 0. Для элемента ИЛИ-НЕ активный логическим уровнем является логическая 1, который однозначно  определяет появление на выходе сигнала логического 0. Следовательно, что уменьшит фактическое число входов ЛЭ можно, подавая на неиспользуемые входы сигналы пассивных логических констант: 0 – для элементов ИЛИ-НЕ , 1 – для элементов И-НЕ;

б) число входов ЛЭ меньше требуемого.

Возможны два решения:

1 Члены МДНФ содержат общие логические переменные. При этом общие для нескольких элементарных произведений переменные могут быть представлены в виде общих множителей и вынесены за скобки.

2 Члены исходной МДНФ не содержат общих логических переменных. При этом применяются тождества , .

Пример: Преобразовать ФАЛ  к базису 2ИЛИ-НЕ.

Решение: дважды проинвертировав ФАЛ, найдем

Построим логические схемы устройств (рис.10.1 а, б), построенных по исходному и преобразованному выражениям. Сравнивая эти схемы, можно сделать вывод, что уменьшение числа входов используемых ЛЭ приводит к увеличению их количества и, следовательно, усложняет реализацию устройства.

Рис.10.1 Логическое устройство, построенное на элементах с большим

числом входов (а); Устройство на элементах с меньшим числом входов (б)

10.2 Примеры комбинационных логических устройств

10.2.1 Мультиплексор

Предназначен для управляемой передачи данных от нескольких источников информации в один выходной канал. Мультиплексор имеет один выход две группы входов: информационные и адресные, код, подаваемый на адресные входы, определяет, какой из информационных входов в данный момент подключен к выходному выводу (рис.10.2). Так как n – разрядный двоичный код может принимать 2n значений, то, если число адресных входов мультиплексора равно n , число его информационных входов должно равняться 2n.

Если на вход разрешения работы Е подан активный логический сигнал Е=1, то выходной сигнал постоянен и не зависит от его входных сигналов. ФАЛ, описывающая работу мультиплексора, имеет вид      

10.3 Преобразователь кодов

К преобразователям кодов относятся комбинационные устройства, служащие для изменения вида кодирования  информации. Преобразователь кодов характеризуется таблицей истинности, в которой отражены коды, подаваемые на вход и коды, снимаемые с выхода устройства. Частным случаем преобразователей кода являются шифраторы и дешифраторы.

     

10.4 Шифратор (Кодер)

Служит для преобразования чисел из десятичной системы счисления в двоичную. Входом шифратора последовательно присваиваются значения десятичных чисел, поэтому подача логического сигнала на один из входов воспринимается шифратором как подача соответствующего десятичного числа. Этот сигнал преобразуется на выходе шифратора в двоичный код. Если шифратор имеет n – выходов,  число его входов должно быть не более 2n. Шифратор, имеющий 2n входов и n – выходов, называется полным. Если число входов шифратора меньше 2n, он называется неполным.

Рассмотрим работу дешифратора на примере преобразователя десятичных чисел от 0 до 9 в двоично-десятичный код (рис.10.4).

x0 – не используется.

В цифровых системах шифратор применяется для введения первичной информации с клавиатуры. 

10.5 Дешифратор (декодер)

Это комбинационное устройство. Служит для преобразования чисел из двоичной системы счисления в десятичную. Дешифратор выполняет функцию, обратную шифратору (рис.10.5). Таблица истинности аналогична таблице истинности шифратора, только в ней входные и выходные сигналы меняются местами.

Рис.10.5 Дешифратор

10.6 Демультиплексор

Служит для управляемой передачи данных от одного источника информации в несколько выходных каналов. Демультиплексор имеет один информационный вход , n – адресных входов и 2n выходов. Приведена таблица истинности (табл.10.3), описывающая работу демультиплексора, снабженного двумя адресными входами и входом разрешения работы Е. Схема демультиплексора и его обозначение приведены на рис.10.6.

Данной таблице соответствует следующая система ФАЛ:

 

                                                

 

                                                                               б)

                          а)                                                         

Рис.10.6 Схема демультиплексора (а); Обозначение демультиплексора (б)

10.7 Цифровые компараторы

                                                                                                                                                   

 Это комбинационные устройства, служащие для сравнения чисел, представленных в виде двоичных кодов. Число входов компаратора определяется разрядностью сравниваемых кодов. На выходе компаратора формируются три сигнала: F= - равенство кодов; F> - если числовой эквивалент первого кода больше второго; F< - если числовой эквивалент первого кода меньше второго. Работа компаратора при сравнении двух одноразрядных кодов отражена в таблице истинности (табл. 10.4).

Анализ показывает, что при любой комбинации входных сигналов на выходе компаратора может быть сформирован только один активный (единичный) логический сигнал. Поэтому при любой разрядности входных кодов достаточно, используя входные сигналы, сформировать только любые два из выходных сигналов. Третий сигнал всегда может быть получен по двум известным.

Система ФАЛ, соответствующая приведенной таблице истинности, имеет вид , (данная операция называется исключающее ИЛИ-НЕ).

, .

Выражение F= носит названия операции Исключающее ИЛИ-НЕ или инверсия от суммы по модулю два (рис. 10.7 а). На (рис. 10.7 б) дана структурная схема, соответствующая таблице истинности цифрового компаратора.

Рис.10.7 Схема, реализующая операцию «Исключающее ИЛИ-НЕ» (а);

              Структурная схема цифрового компаратора (б)

PAGE  91

EMBED Рисунок AutoCAD 14  

EMBED Unknown  

а)

Рис.10.2 Мультиплексор

Таблица 10.2

EMBED Unknown  

EMBED Рисунок AutoCAD 14  

Таблица 10.3 Таблица истинности

EMBED Рисунок AutoCAD 14  

Таблица 10.4 Таблица

истинности

а)

б)

EMBED Рисунок AutoCAD 14  

EMBED Рисунок AutoCAD 14  

EMBED Unknown  

EMBED Unknown  

EMBED Unknown  

Рис.10.4 Шифратор

Рис.10.3 Преобразователь кодов

EMBED Unknown  

EMBED Рисунок AutoCAD 14  

б)

EMBED Unknown  

Таблица 10.1 Таблица ФАЛ


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11917. Изучение свободных электромагнитных колебаний в LCR контуре 278 KB
  Лабораторная работа № 14 Изучение свободных электромагнитных колебаний в LCR контуре. Цель работы: Цель работы: Изучение характеристик свободного колебательного процесса возбуждаемого импульсным воздействием в простом LCR контуре. Приборы и оборудование: ...
11918. Определение термоэмиссионных характеристик вольфрама 321.5 KB
  Лабораторная работа №6 Определение термоэмиссионных характеристик вольфрама. Задание 1. Определение температуры катода. Соберите установку из источника питания и вакуумного диода. Измеряя ток накала от 1.3 до 1.7 А через каждые 0.1 А измерьте соответствующие знач...
11919. Получение вольт-амперной характеристики вакуумного диода и определение удельного заряда электрона 351 KB
  1. ТЕОРИЯ РАБОТЫ Цель работы получение вольтамперной характеристики вакуумного диода и определение удельного заряда электрона. При достаточно малых анодных напряжениях при кот. не достигается ток насыщения зависимость силы тока от анодного напряжения в вакуумном...
11920. Определение термоэмиссионных характеристик вольфрама. 701 KB
  Лабораторная работа № 6 Определение термоэмиссионных характеристик вольфрама. Цель работы: Цель работы: экспериментальное изучение характеристик вакуумного диода и определение работы выхода электронов из вольфрама. Приборы и оборудование: 1. Модуль Ф
11921. Измерение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли 196 KB
  1.ТЕОРИЯ РАБОТЫ Земля представляет собой шаровой магнит и в любой точке на ее поверхности и в окружающем пространстве обнаруживается созданное ею магнитное поле. Вектор индукции магнитного поля Земли можно разложить на две составляющие: горизонтальную и вертикальну
11922. Анализ кредитования юридических лиц в коммерческом банке ОАО «УРАЛСИБ» 620.5 KB
  Активная работа коммерческих банков в области кредитования осуществляется в двух основных направлениях. Задачей первого направления является привлечения в банк денежных средств извне путем их «дешевой покупки» с использованием различных финансовых инструментов...
11923. Изучение тока в вакуумном диоде 363 KB
  1. ТЕОРИЯ РАБОТЫ Цель работы получение вольтамперной характеристики вакуумного диода и определение удельного заряда электрона. При достаточно малых анодных напряжениях при которых не достигается ток насыщения зависимость силы тока от анодного напряжения в вакуум
11924. Экспериментальное изучение характеристик вакуумного диода и определение работы выхода электронов из вольфрама 30 KB
  Лабораторная работа № 6 Цель работы: экспериментальное изучение характеристик вакуумного диода и определение работы выхода электронов из вольфрама. Приборы и оборудование: источник питания ИП 2 цифровых вольтметра соединительные провода. Содержание работы: В д...
11925. ЦИФРОВОЙ АДАПТИВНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ ЦАИВИ-1 455.5 KB
  Лабораторная работа № 44 ЦИФРОВОЙ АДАПТИВНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ ЦАИВИ1. Цель работы Изучение цифровых методов измерения временных интервалов. Изучение способов автоматического переключения пределов измерения в цифровых приборах. ...