Логічні елементи різних серій

Для самостійної роботи

Критерії оцінювання: Кожне завдання – 6 балів. Макс. кількість балів – 12.

Завдання 1. Мінімізувати логічну функцію, привести хоча б окремі фрагменти до базису АБО-НЕ або І-НЕ та побудувати логічну схему.

Варіант	Вигляд логічної функції

Завдання 2. Для логічної функції скласти карту Карно та мінімізувати її, привести до базису АБО-НЕ або І-НЕ та побудувати логічну схему.

Варіант	f(x, y, z)	Варіант	f(x, y, z)
	x y z Ú x̅ y z Ú x̅ y̅ z̅Ú x y z̅		x y z̅ Ú x̅ y z Ú x̅ y̅ z Ú x̅ y z̅
	x y̅ z Ú x̅ y z̅ Ú x y zÚ x̅ y z		x̅ y z Ú x̅ y̅ z Ú x y z Ú x y̅ z̅
	x̅ y z Ú x y̅ z Ú x y̅ zÚ x y z		x̅ y z̅ Ú x̅ y z̅ Ú x y̅ z Ú x y̅ z

Логічною схемою називають сукупнвсть логічних електронних елементів, поєднаних між собою таким чином, щоб вона виконувала певний закон функціонування, тобто реалізувала визначену логічну функцію.

В залежності вихідного сигналу від вхідного всі електронні логічні схеми бувають:

w І роду - комбінаційні схеми, вихідний сигнал залежить тільки від стану вхідних сигналів;

w ІІ роду – накопичуючі або послідовні (елементи з пам’яттю), вихідний сигнал залежить не тільки від стану вхідних сигналів, але й від стану схеми в попередній момент часу.

Розрізняють схеми по кількості входів і виходів. Це залежить від призначення схеми.

Прийоми синтезу комбінаційних схем розглянуті в попередніх розділах курсу. Їх базовою основою є логічні елементи, що реаліхують логічні функції НЕ, І, АБО, І-НЕ, АБО-НЕ. Основою накопичуючіх схем є елементи пам’яті – тригери. Щоб зрозуміти призначення та принцип дії основних послідовних схем ПК, познайомимося з основними видами тригерів.

Поняття тригера

Тригер – цифровий автомат, який має два стійких стани 0 або 1 і призначений для зберігання одного біту даних. Стан тригера визначається сигналами на його входах. Під впливом вхідного сигналу тригер стрибкоподібно переходить з одного стійкого стану в інший

Тригер має два виходи: прямий Q та інверсний Q̅. Рівнями напруги на цих виходах визначається стан, в якому знаходиться тригер: якщо напруга на виході Q відповідає рівню логічного 0 (Q=0), то кажуть що тригер знаходиться в стані логічного 0, а якщо Q=1 - тригер знаходиться в стані логічної 1.

Логічний рівень на ІНВЕРСНОМУ виході Q̅ завжди має значення, протилежне логічному рівню на ПРЯМОМУ виході Q.

Тип тригера визначається типом його входів:

R - (від англ. RESET) роздільний вхід установки в стан 0;

S - (від англ. SET) роздільний вхід установки в стан 1;

K - вхід установки універсального тригера в стан 0;

J - вхід установки універсального тригера в стан 1;

T - лічильний вхід;

D - (від англ. DELAY) інформаційний вхід установки тригера в стан, що відповідає логічному рівню на цьому вході;

C - (від англ.CLOCK) керуючий (синхронізуючий) вхід.

Q – прямий вихід тригера;

Q̅ - інверсний вихід тригера;

За логічним функціонуванням розрізняють типи тригерів: RS, D, T, JK.

Назва тригера визначається типами його входів. Наприклад, RS-тригер - тригер, що має входи типів R і S. За характером реакції на вхідні сигнали та за способом запису інформації розрізняють асинхронні і синхронні тригери.

Синхронні тригери мають спеціальний вхід синхронізації (тактовий) –С (від слова Clok).

За способом сприйняття тактових сигналів тригери діляться на статичні (керовані рівнем 0 або 1) і динамічні (керовані фронтом наростання або фронтом спаду).

Асинхронним – називається такий тригер, який змінює свій стан в момент подання вхідного сигналу на входи R і S (рис. 1).

Асинхронний тригер характеризується тим, що вхідні сигнали діють на стан тригера безпосередньо з моменту їх подачі на входи, в синхронних тригерах - тільки за подачі синхронізуючого сигналу на керуючий вхід С. Тригери можуть синхронізуватися рівнем, фронтом або спадом синхроімпульсів.

Умовне графічне позначення входів синхронізації:

(а) - рівнем, (б) - фронтом позитивного синхроїмпульсу, (в) - спадом позитивного синхроїмпульсу.

Асинхронні тригери (RS).

Основним асинхронним елементом пам'яті для побудови блоків комп’ютера є RS-тригер, побудований на елементах АБО-НІ чи І-НІ. На рис. 1 представлена логічна структура, умовне графічне позначення (УГП) і таблиця переходів асинхронного RS-тригера на елементах АБО-НІ.

У таблиці переходів Q - це попередній стан виходу Q, а Q+ - це стан виходу Q, в який він переходить за подачі відповідної комбінації вхідних сигналів. Тригер керується одиничними сигналами тому що для елемента АБО-НІ активними є рівні лог.1 Сигнали лог.0 на обох входах S і R не змінюють стан тригера і він зберігає свій попередній стан. Подача одиничних сигналів одночасно на обидва входи заборонена (стан Q+, в який переходить тригер, не визначений, тому що на виходах установлюються нульові логічні значення сигналів). Мінімізуючи функцію переходів, представлену у вигляді таблиці переходів, отримаємо її логічний вираз: Q⁺=R̅×Q+S

Асинхронний RS-тригер на елементах І-НІ, на відміну від попереднього, керується сигналами лог.0 тому що для елемента І-НІ активним є рівні логічного нуля. На рис. 2 зображено логічну структуру, УГП і таблицю переходів асинхронного RS-тригера на елементах І-НІ.

Те що RS-тригер на елементах I-HI керується сигналами лог.0 на УГП зображено інверсними входами S i R. Логічний вираз функції переходів для цього тригера, отриманий мінімізацією функції, представленої таблицею переходів має вигляд Q⁺=R×Q+S̅

Асинхронні тригери мають найнижчу стійкість проти перешкод тому, що вони переключаються сигналами на інформаційних входах i майже короткочасна зміна вхідних сигналів може переключити тригер в інший стан. Значно більшу стійкість проти перешкод мають синхронні тригери, в яких запис інформації з інформаційних входів відбувається тільки під час дії сигналу дозволу на спеціальному вході синхронізації.

Дата добавления: 2015-06-29