Тема10. Цифровая интегральная логика

Логические элементы – это электронные приборы, выполняющие простейшие логические операции, выполненные в интегральном исполнении, т.е. в виде ИМС.

Анализ работы ЛИМ базируется на использовании аппарата математической логики (алгебры Буля и пр.). Все переменные в алгебре логики принимают два значения «1» или «0», и любые математические действия над этими переменными обеспечивают результат так же в виде «1» или «0». Логические элементы дают возможность изображать логические переменные с помощью электрических сигналов (напряжения или тока).

Есть два способа представления логической переменной: потенциальный и импульсный. При потенциальном способе «1» и «0», соответствуют два различных уровня напряжения; при импульсном - значениям «1» и «0» соответствуют появление и непоявление импульса в определенные промежутки времени. В основном применяется потенциальный способ.

Рис 1. Виды потенциальной логики
Вид логики	Полярность напряжения			При потенциальном способе задания различают положительную и отрицательную логику. При положительной логике высокий уровень напряжения соответствует «1», низкой - «0»; при отрицательной - наоборот
	Положительная	Отрицательная
Положи-тельная
Отрица-тельная

ИЛС (или ЛИС) разделяются по выполняемым логическим функциям (операциям). Любую логическую задачу можно решить с помощью трех основных логических операций: отрицания («НЕ» - инверсии), сложения («ИЛИ» -дизъюнкции), умножения («И» - конъюнкции).

Рис 2								Рис3
УГО основных логических элементов								Таблица истинности (состояний)
									А		В		F
													или		и		не		и-не		или-не
									0		0		0		0		1		1		1
ИЛИ	И		НЕ		И – НЕ		ИЛИ - НЕ		0		1		1		0		0		1		0
Операция								1		0		1		0		0		1		0
слож	умнож	отриц							1		1		1		1		0		0		0

ИЛС «И - НЕ» и «ИЛИ - НЕ» называются элементами Шеффера и Пирса

Функциональная полнота системы. Понятие базиса и базисного элемента

Функционально полной системой логических элементов называю такой набор элементов, используя который можно реализовать любую сколь угодно сложную логическую функцию.

Такой набор представляют три элемента ИЛИ, И, НЕ или один из двух универсальных элементов Шеффера и Пирса. Последние считаются базисными, т.к. комбинируя любую из них можно получить устройство для реализации любой логической функции.

Рис 4. Функциональная полнота «логики» реализованная с помощью элемента ИЛИ-НЕ
. И-НЕ	. И	. ИЛИ	. НЕ
а)	б)	в)	г)

Аналогично любой логический элемент можно реализовать на элементах ИЛИ – НЕ и И-НЕ

Этот факт позволяет считать элементы Шеффера и Пирса базисными

Основные характеристики Логических Интегральных Схем Для оценки качества ЛИС используются их основные параметры и характеристики, представленные в виде графических зависимостей. Примерный вид этих характеристик представлении на рисунках 5 и 6
Рис 5.Входная	или зависимость величины входного тока от входного напряжения.	Рис6. Передаточная	или зависимость между величиной выходного напряжения и напряжением на одном из входов ИМС при определенных напряжениях на остальных её входах

Входная характеристика позволяет рассчитать условия согласования при подключении к входу какого – либо источника сигнала; передаточная – определяет порог срабатывания ( значение напряжений, соответствующих логическим « 1 и 0», и помехоустойчивость при работе друг на друга

К основным параметрам ЛИС относятся:

1. Быстродействие – время реакции на изменение сигнала на входе.

2. Коэффициент объединения по входу К_ОБ – число входов, с помощью которых реализуется логическая функция. ( ).

3. Коэффициент разветвления по выходу – Характеризует нагрузочную способность и показывает

максимальное число аналогичных элементов, которые можно подключить к выходу данного элемента без нарушения его работы ( ).

4. Помехоустойчивость - максимальное значение помехи на входе, при которой сохраняется нормальная

работа ЛИС.

5. Потребляемая мощность – мощность, потребляемая в состоянии «1» и «0».