dispozitive digitale combinate 1
Fig. 15.8. elemente logice
Element Logic ar trebui să fie pus în aplicare ca un circuit integrat separat. Frecvent circuitul integrat cuprinde o multitudine de elemente logice.
elemente logice utilizate în dispozitive electronice digitale (dispozitive logice) pentru a efectua un simplu semnale logice de transformare.
Elemente logice de clasificare. Există următoarele clase de elemente logice (așa-numitele logice):
· Logica Rezistor-tranzistor (TRL);
· Logica Diode-tranzistor (DTL);
· Tranzistor-Tranzistor Logic (TTL);
· Logica Emițător-tranzistor (ECL);
· Tranzistor-Tranzistor Logic cu diode Schottky (STTL);
· Logic bazate pe tranzistori MOS de tip p canal (p-MDP);
· Logic bazate pe tranzistori MOS cu canale de tip n (n-MDP);
· Logica pe baza de chei complementare pe tranzistori MIS (CVR, CMOS);
· Logica injecție integrată și 2 A;
· Galiu semiconductoare GaAs arseniură bazate pe logica.
Astăzi, cele mai utilizate pe scară largă următoarea logică: TTL, STTL, CMOS, ECL. porți logice și alte dispozitive electronice digitale sunt fabricate ca parte dintr-o serie de chips-uri: TTL - K155, KM155, K133, KM133; STTL - 530, KR531, KM531, KR1531, 533, K555, Km555, 1533 KR1533; ECL - 100, K500, K1500; CMOS - 564, K561, 1564 KR1554; GaAs - K6500.
Cei mai importanți parametri de elemente logice:
· Viteza este caracterizată prin semnalul de timp TZR întârziere de propagare și frecvența de funcționare maximă Fmax. Timpul de întârziere este de obicei determinată de diferențele de niveluri 0,5Uvh și 0,5 # 916; Vout. maximă fmax frecvență de funcționare - chastota͵ ϶ᴛᴏ care își păstrează circuitul de operabilitate.
Coeficientul · Capacitatea de încărcare caracterizînd combinat ?? Eniya Cob de intrare (uneori folosim termenul ?? eniya''koeffitsient combinat de vyhodu „“). dimensiunea Cob - numărul ϶ᴛᴏ de intrări logice, valoarea Kraz - numărul maxim de elemente logice similare, care sunt conectate la ieșirea elementului logic. Valorile tipice sunt după cum le urmează: Cob = 2 ... 8, Kraz = 4 ... 10. Pentru elemente cu o capacitate mare de încărcare Kraz = 20 ... 30.
· Imunitate la modul static caracterizat prin tensiunea Upst. ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ numita imunitate de zgomot static. Aceasta este valoarea maximă a tensiunii de la intrarea de interferență statice, în care nici o schimbare se produce chiar nivele de ieșire ale elementului logic.
· Puterea consumată de la sursa de alimentare IC. În cazul în care această putere este diferită pentru cele două stări logice, acestea indică adesea consumul mediu de energie pentru aceste state.
· Tensiunile de prag de intrare a nivelurilor înalte și joase și Uvh.1porog Uvh.0porog. schimbare în starea elementului logic corespunzător.
· Tensiunea de ieșire de nivel înalt și scăzut și Uvyh1 Uvyh0.
Folosit și alți parametri.
Caracteristici ale diferitelor elemente logice logicile. Pentru o anumită serie de cipuri se caracterizează prin folosirea unui ansamblu electronic standard - un element logic de bază. Acest element este baza pentru construirea unei game largi de produse electronice digitale.
· Elementul de bază cuprinde un tranzistor mnogoemitterny TTL care efectuează un invertor operație logică AND și complexă (Fig. 15.9).
Fig. 15.9. TTL membru de bază
Dacă una sau ambele intrări simultan alimentat la un nivel de joasă tensiune, tranzistorul mnogoemittterny este în starea de saturație, iar tranzistorul T2 este închis și, prin urmare, închis și T4 tranzistor. t. e. ieșire este un nivel ridicat de tensiune. În cazul în care ambele intrări care acționează simultan la nivel de înaltă tensiune, tranzistorul T2 se deschide și intră în regimul de saturație, ceea ce duce la deschiderea și se saturează T4 tranzistor și tranzistorul T3 este blocat. ᴛ.ᴇ. implementat caracteristica NAND. Pentru a spori performanța elementelor utilizate tranzistori TTL cu diode Schottky sau tranzistori.
· Poarta de bază STTL (de exemplu, pe seria K555). Ca element de chips-uri de bază seria K555 utilizate element de
AND-NOT (Fig. 15.10, a) și Fig. 15.10, b prezintă o reprezentare grafică a unui tranzistor Schottky.
Fig. 15.10. Logic element de STTL
Tranzistorul VT4 - tranzistor bipolar convențional.
· Tensiunea de alimentare de +5 V;
· Un nivel scăzut de tensiune de ieșire cu cel mult 0,4 V;
· Nivel înalt de tensiune de ieșire nu este mai mică de 2,5 V;
· Imunitate - nu mai puțin de 0,3 V;
· Un timp mediu de propagare întârziere de 20 ns semnalului;
· Frecvența maximă de funcționare de 25 MHz.
Caracteristici ale altor logicile. Baza care stă la baza elementului logic este un comutator de curent ECL, a cărui schemă de circuit este similar cu amplificator diferențial. Chip-ul este alimentat de tensiune negativă ECL (-4 V pentru seria K1500). Tranzistorii din acest cip nu sunt în modul de saturație, care este unul dintre motivele pentru celulele ECL de mare viteză.
Tastele chips-uri n și p ștergerea o cârpă sunt utilizate, respectiv ștergerea o cârpă pentru tranzistoarele MOS cu canal n și încărcare dinamică și tranzistori MOS cu canal p. Pentru a elimina consumul de energie al unui element logic utilizat într-o stare statică complementare elemente MOS-logice (CVR sau logice CMOS).
semiconductor bazate pe logica GaAs arseniură de galiu are cea mai mare viteză, care este o consecință a mobilității ridicate de electroni (3 ... 6 ori mai mare comparativ cu siliciu). Chips bazate pe GaAs poate funcționa la frecvențe de 10 GHz.
Dispozitivele logice sunt împărțite în două clase: combinaționale și secvențiale.
Aparatul este numit Raman, dacă semnalele sale de ieșire la un moment dat sunt determinate în mod unic de semnalele de intrare au loc la un moment dat.
În caz contrar, dispozitivul se numește aparatul secvențial sau de stat (digitală automată, automată cu memorie). În dispozitive secvențiale trebuie neapărat elemente de memorie. Semnalele de ieșire ale dispozitivelor secvențiale sunt determinate nu numai semnale disponibile la intrările la un moment dat, dar, de asemenea, starea elementelor de memorie. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, reacția dispozitivelor secvențiale pentru determinarea semnalelor de intrare ?? ennye dependente de istoria anterioară a muncii sale.
Encoder - ϶ᴛᴏ dispozitiv Raman care convertește numărul zecimal într-un sistem binar număr, iar fiecare intrare trebuie să fie atribuit un număr zecimal, și un set de semnale logice de ieșire corespunde ?? ennomu determinat cod binar. Numărul de intrări și ieșiri în codor full conectat relație n = 2 m. unde n - numărul de intrări, m - numărul de ieșiri. Unitate encoder pentru conversie de cod format din zece cifre (numere zecimale de la 0 la 9), în cod binar. Schema codorului și tabelul de coduri de corespondență prezentat în Fig. 11.1. Folosind acest tabel de căutare, scrie expresiile booleene, inclusiv suma logică a acestor variabile de intrare care corespund la o unitate a variabilei de ieșire. Astfel, producția va fi y1''1 logic „“ when''1 „“ logica va sau la intrarea X1. sau X2. sau X5. sau X7. sau X9. ᴛ.ᴇ. Y1 = X1 + X3 + X5 + X7 + X9.
Fig. 16.1. Schema de codificator și tabelul de coduri de căutare
Noi reprezentăm în Fig. 16.2 circuit de astfel de codor folosind OR elemente.
Fig. 16.2. Encoder la poarta SAU
Dacă la intrarea la soare ?? ex - o unitate logică, atunci ?? concluziile ex Sun asemenea, unitatea logică, care corespunde numărului 0 într-un cod invers asa-numitul (1111). În cazul în care cel puțin o intrare are un zero logic, atunci starea semnalului de ieșire determinat de cel mai mare număr de intrare, care are un zero logic, și independent de semnale intrărilor, având un număr mai mic.
Scopul principal al encoder - conversie codul sursă în numărul (de exemplu, numărul prin apăsarea unei tastaturi).
Decodor numit dispozitiv Raman care convertește codul binar n biți la un semnal logic care apare la ieșire,
număr zecimal care corespunde cola binar. Numărul de intrări și ieșiri într-un așa-numit full decodor conectat relație m = 2 n. unde n - numărul de intrări și m - numărul de ieșiri. În cazul în care decodorul folosește un număr incomplet de ieșiri, un astfel de decodor este numit incomplet. Astfel, de exemplu, un decodor cu 4 intrări și 16 ieșiri, va fi incompletă, iar dacă rezultatul a fost doar 10, atunci ar fi plin.
Să ne, de exemplu, decodorului seria K555ID6 K555 (Fig. 16.3).
Fig. 16.3. decodor de conducere
Decodorul - unul dintre dispozitivele logice sunt utilizate pe scară largă. Este folosit pentru a construi diverse dispozitive combinate. Decodoare și codificatoare sunt exemple de coduri simplu convertor ?? s.
Codurile Convertoare este un dispozitiv proiectat pentru a converti un cod în altul, de multe ori ele executa coduri personalizate de conversie. Transcoders notate prin X / Y.
Să considerăm o implementare particulară a invertorului de a conduce codul de exemplu trei elemente pentru o tabelă de codificare corespondență cu cinci elemente prezentate în Fig. 16.4.
Fig. 16.4. Tabelul de corespondență de coduri pentru un convertor de cod
Aici N este indicat printr-un număr zecimal corespunzător codului binar de intrare. Transcoders creat de decodor schema - codificator.
Fig. 16.5. convertor de cod Schema
Luați în considerare funcționarea multiplexer cu două intrări (2 → 1), care este reprezentat în mod convențional ca un comutator și starea X1 sale intrări. X2 și de ieșire Y dată în tabel (Fig. 16.6).
Fig. 16.6. multiplexor cu două intrări
Bazat pe masă, puteți scrie următoarea ecuație:
Fig. 16.7 arată realizarea unui astfel de dispozitiv și notarea sa grafică condiționată. Baza acestui sistem este de două elemente ale circuitului de coincidență și care, atunci când level''1 logic „“ la una din intrările sale se repetă la ieșire, care se află la cealaltă intrare.
Fig. 16.7. Punerea în aplicare a multiplexor cu două intrări
o poartă
Multiplexoare sunt dispozitive logice generice pe baza cărora a crea diferite circuite combinaționale și secvențiale. Multipleksori pot fi utilizate în divizoare de frecvență, dispozitive de declanșare, dispozitive de forfecare pentru conversia binar paralel în serie și colab.
Fig. 16.8. Diagrama funcțională a unui demultiplexor cu două ieșiri
Luați în considerare funcționarea etapei de deplasare cu două ieșiri, care este descris în mod convențional ca un comutator, iar starea sa de intrare este prezentată în tabelul (Fig. 16.8). Din acest tabel :, ᴛ.ᴇ. pentru a realiza un astfel de aparat poate fi așa cum este prezentat în Fig. 16.9.
Fig. 16.9. Punerea în aplicare a demultiplexorului cu două out-uri
o poartă
Vipere - dispozitiv de combinație ϶ᴛᴏ pentru combinarea numerelor. Luați în considerare adăugarea de numere cu două singur bit binare, care formează masa de plus (tabelul de adevăr), care va reflecta valorile numerelor de intrare A și B, valoarea însumare rezultat S și transporta valoarea în MSB P (fig. 16,10). Operațiunea este punerea în aplicare a tabelului de adevăr, este descrisă de următoarele ecuații :.
Evident că, în ceea ce privește coloana S este realizată logica function''isklyuchayuschee ILI „“, ᴛ.ᴇ. S = A B.
Fig. 16.10. adevăr Tabelul
Aparatul care implementează masă (fig. 16,10), numită jumătate de viperă și are structura logică prezentată în Fig. 16.11. Deoarece numai o jumătate de vipera are două intrări, acesta poate fi utilizat pentru însumarea numai bitul cel mai puțin semnificativ.
Fig. 16.11. Schema de jumătate de vipera
În însumarea celor două numere multi-bit pentru fiecare bit (cu excepția Jr.) este extrem de important de a utiliza un dispozitiv care are o intrare suplimentară de transport.
Fig. 16.12. Schema sumator
Un astfel de dispozitiv (. Figura 16,12) se numește un sumator și poate fi reprezentat ca ?? ix combinate două jumătăți de sumator (PJN - intrare suplimentară de transport).
Sumatorul notată SM.
a se vedea, de asemenea,
4-1. Conceptul de grad scăzut Amestec dispozitiv digital cip de tip combinație de integrare. Sub dispozitiv digital combinaționale (KTSU) se referă la un dispozitiv digital capabil pluralitate de conversie N a semnalelor digitale de intrare în M. [mai mult].