Комбинационные цифровые устройства.
Под комбинационным цифровым устройством (КЦУ) понимается цифровое устройство, обеспечивающее преоб-разование совокупности N входных цифровых сигналов в М выходных. При этом состояние выходных сигналов в данный момент времени определяется состоянием вход-ных сигналов в этот же момент времени. Т. е. КЦУ «не помнит» предыстории поступления сигналов на его вход. Правила функционирования КЦУ определяются реализуе-мыми ими функциями алгебры логики.
Реализация КЦУ предполагает выбор определенных ло-гических элементов из заданного набора и их соединение таким образом, чтобы обеспечивалась зависимость цифро-вых выходных сигналов от входных с заданными правила-ми функционирования.
При реализации КЦУ широко используются интеграль-ные комбинационные логические микросхемы малой сте-пени интеграции, образующие основу элементной базы цифровой электроники.
При выборе конкретной микросхемы необходимо руко-водствоваться видом реализуемой ею логической функ-ции, быстродействием, нагрузочной способностью и воз-можностью совместимости электрических характеристик входных и выходных сигналов с остальными элементами схемы.
Стандартные буквенные обозначения в маркировке ком-бинационных микросхем ТТЛ-, ЭСЛ- и КМОП-типов, оп-ределяющие выполняемые ими функции: ЛА обозначает функцию И - НЕ; ЛЕ – функцию ИЛИ - НЕ; ЛИ –функцию И; ЛЛ – функцию ИЛИ; ЛР – функцию И – ИЛИ – НЕ; ЛН – функцию НЕ; ЛП – функцию повторителя.
При формировании сигналов ТТЛ- или КМОП-уровней из аналогового сигнала, например из синусоиды, при об-работке сигналов в условиях большого уровня помех, а также в генераторах импульсов широкое применение наш-ли цифровые триггеры Шмитта. Характерной особенно-стью этих элементов является наличие гистерезиса на их передаточной характеристике.
П
ри
плавном изменении входного сигна-ла у
триггера Шмита происходит скачко-образное
изменение выходного, причем пороги
срабатывания при переходе из нуля в
единицу и из единицы в нуль от-личаются.
Из рисунка видно, что уровни выходных
напряжений логической единицы и
логического нуля соответствуют
стандартным ТТЛ
-уровням: Е0 ≈ 0,2В и Е1 ≈ 3,5В. Однако значение порого-вого напряжения, которое у ТТЛ –элементов Uпор ≈ 1,5В, отличается: у триггера Шмита оно имеет два значения Uпор1,0 ≈ 1,65В и Uпор0,1 ≈ 0,85В.
Лек14
В случаях, когда часть входов многовходовых элементов остается незадействованной, на неиспользованные входы этих элементов необходимо подавать логические нули или логические единицы в зависимости от логики выполняе-мой операции. Так, если неиспользуемыми являются отде-льные входы элемента И, то, чтобы результат операции не исказился, на них необходимо подавать напряжения логи-ческой единицы. Сделать это можно, подключив неиспо-льзуемые входы элемента И через ограничительный рези-стор к источнику питания. Если неиспользуемыми являю-тся входы элемента ИЛИ, то их необходимо подключить через ограничительный резистор к нулевому потенциалу общего провода, подав на них, таким образом, уровень на-пряжения логического нуля.
Если количества входов элемента недостаточно, то воз-можно наращивание входов схемы путем пирамидального объединения нескольких элементов. Применение подоб-ных структур, позволяющих на базе двух четырехвходо-вых элементов осуществить обработку восьми логических переменных для логического умножения и логического сложения, показано на рисунках:
