2.2. Основные цифровые логические схемы.
Интегральные схемы
Цифровые логические схемы делятся на три вида:
Интегральные;
Комбинационные;
Арифметические.
Последние два вида можно отнести к интегральным схемам.
Интегральная схема или по-другому микросхема, по сути, представляет собой модуль, в который собраны вентили. Вентили размещаются на кремниевой пластинке размером несколько миллиметров, которая помещена в прямоугольный пластиковый или керамический корпус. Вдоль длинных сторон корпуса располагается два параллельных ряда выводов, которые можно втыкать в разъемы или впаивать в печатную плату. Каждый вывод соединяется с входом или выходом какого-нибудь вентиля, или с источником питания, или с «землей». Такой по виду корпус официально называется двурядным корпусом (Dual Inline Package, сокращенно DIP).
Микросхемы можно разделить на несколько классов с точки зрения количества вентилей, которые они содержат:
МИС (малая интегральная схема): от 1 до 10 вентилей.
СИС (средняя интегральная схема): от 10 до 100 вентилей.
БИС (большая интегральная схема): от 100 до 100 000 вентилей.
СБИС (сверхбольшая интегральная схема): более 100 000 вентилей.
Эти схемы имеют различные свойства и используются для различных целей. МИС обычно содержит от двух до шести независимых вентилей, каждый из которых может использоваться отдельно.
На рис.5 изображена обычная микросхема МИС, содержащая четыре вентиля «НЕ-И». Каждый из этих вентилей имеет два входа и один выход, что требует наличия 12 выводов. Кроме того, микросхеме требуется питание (Vву) и «земля» (GND). Они разделяются всеми вентилями. На корпусе рядом с выводом 1 обычно имеется паз, чтобы можно было определить, что это вывод 1. Чтобы избежать путаницы на диаграмме, по соглашению не показываются неиспользованные вентили, источник питания и «земля».
2.3. Основные цифровые логические схемы.
Комбинационные схемы
Многие применения цифровой логики требуют наличия схем с несколькими входами и несколькими выходами, в которых выходные сигналы определяются текущими входными сигналами. Такая схема называется комбинационной схемой. Мы рассмотрим несколько комбинационных схем, а именно декодер, мультиплексор, демультиплексор, компаратор.
2.3.1. Декодер
Декодером называется схема, которая получает на входе n-битное число и использует его для того, чтобы выбрать (то есть установить на значение 1) одну из 2n выходных линий.
На рис.6 показан двухвходовый декодер, то есть на его входы подается двух битное число (n=2). Входными и одновременно управляющими линиями здесь являются линии A, B (число линий равно n), а выходными – D0-D3.
Декодер может использоваться, например, для выбора той или иной микросхемы памяти, если их присоединить к выходам декодера. На том выходе декодера, где окажется 1, будет запускаться соответствующая микросхема памяти, и из нее будут считываться или записываться данные.