Тема9(2ч): Логические устройства.

Лекция 8(2ч)

1.Логические устройства. ДТЛ, ТТЛ, МОП и КМОП логика. Интегральные триггеры( на логических элементах).

2. Элементы Булевой алгебры. Коды двоичный, десятеричный.

ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Для своевременного подключения и отключения необходимого обо­рудования в целях поддержания режимов технологических процессов необходимо принимать те или иные решения в зависимости от кон­кретных условий.

Если наличие или отсутствие каждого условия отождествить с на­пряжением электрического сигнала различного уровня, то принятие решения можно осуществить при помощи цифровых устройств на основе логических элементов. Такие устройства реализуют логиче­ское преобразование совокупности сигналов об условиях работы в совокупность сигналов управления технологическим процессом.

В зависимости от схемотехнической реализации логических эле­ментов сигналы на их входах и выходах имеют либо отличное от нуля напряжение (положительное или отрицательное), либо напряжение, близкое к нулю, которые принято условно отождествлять с логиче­ской единицей и нулем. При этом работу логического элемента мож­но описать зависимостью логического значения выходного сигнала F от совокупности логических значений входных сигналов х. Такую за­висимость принято представлять таблицей истинности.

Любые логические преобразования можно представить в виде выполнения только трех логический операций. НЕ(логическое отрицание) ИЛИ(логическое сложение) И( логическое умножение)

Механическая модель логических операций

Элемент И(рис….)

Сигнал с входа элемента Ипройдет на выход только если оба ключа ( 1-й И 2-й) будут замкнуты. Математически записывают в виде F=x1·x2

Элемент ИЛИ (рис….)

Сигнал с входа элемента Ипройдет на выход только если или 1-й ключ ИЛИ 2-й ключ будут замкнуты. Математически записывают в виде F=x1+x2

Элемент НЕ(рис….)

С игнал с входа элемента НЕ пройдет на выход только если ключ будут разомкнут

(НЕ замкнут) . Математически записывают в виде

Логический элемент НЕ (инвертор) реализует логическую функ­цию

F= ^_x₁

Логический элемент ИЛИ (дизъюнктор) реализует логическую функ­цию

F= x₁+x₂ (или F= x₁۷x₂ )

Логический элемент И (конъюнктор) реализует логическую функ­цию

F= x₁*x₂ (или F= x₁۸x₂ )

Их условные обозначения, временные диаграммы работы и таблицы истинности приведены на рис. 10.99-10.101 соответственно.

На практике часто используется расширенный набор логических элементов. К ним относятся элементы: ИЛИ-НЕ (стрелка Пирса), показанный на рис. 10.102, а и реализующий функцию

И-НЕ (штрих Шеффера), показанный на рис. 10.102, б к реализующий функцию

По схемотехнической реализации различают серии элементов дтл [диодно-транзисторная логика (рис. , а)], ттл [транзисторнотранзисторная логика на биполярных транзисторах (рис. ,б)], мдптл [то же на мдп-транзисторах (рис. в) ], кмдптл [то же на взаимодополняющих* или комплементарных мдп-транзисторах (рис. г)], ттлш (то же с транзисторами Шотки), элс [эмиттерно-связанная логика (рис. , д)] и и2л (инжекционная ло­гика) .

Рабочие свойства логических элементов определяет ряд параметров:

быстродействие — время задержки между сменой состояний входного и выходного сигналов (см. рис. ,в);

нагрузочная способность или коэффициент разветвления — число входов, которые можно подключить к одному выходу;

помехоустойчивость — максимально допустимый уровень напряже­ния помехи, не вызывающий ложного переключения;

степень генерирования помех — интенсивность колебаний тока при переключении элементов;

мощность рассеяния — мощность потерь энергии в элементах.

в табл. 10.4 приведено ранжирование параметров логических эле­ментов: ранг 1 соответствует наилучшему, ранг 10 — наихудшему зна­чению параметра. элементы TTЛ имеют время задержки 10-30 не, ко­эффициент разветвления по входу 2-8.

* МДП n транзисторы с р- и n-каналами называется взаимодополняющими при таком их последовательном включении, что когда один из них находится в откры­том состоянии, то другой будет в закрытом, это уменьшает ток и мощность потерь.

Любые логические преобразования можно представить в виде выполнения только трех логический операций. НЕ(логическое отрицание) ИЛИ(логическое сложение) И( логическое умножение)

Механическая модель логических операций

Элемент И(рис….)

Сигнал с входа элемента И пройдет на выход только если оба ключа ( 1-й И 2-й) будут замкнуты. Математически записывают в виде F=x1·x2

Элемент ИЛИ (рис….)

Сигнал с входа элемента Ипройдет на выход только если или 1-й ключ ИЛИ 2-й ключ будут замкнуты. Математически записывают в виде F=x1+x2 (

Элемент НЕ(рис….)

С игнал с входа элемента НЕ пройдет на выход только если ключ будут разомкнут

(НЕ замкнут) . Математически записывают в виде