4. Типовые комбинационные схемы. Назначение, принципы построения, примеры использования.

Типовые узлы ЭВМ.

Удобной мат. Моделью при решении задач анализа и синтеза любой структурной единицы ЭВМ является цифровой автомат (любое устройтсво обработки информации в цифровом виде).

3. ЦА без памяти.

4. ЦА с памятью (конечные или последовательные).

Любой ЦА является дискретным уст-вом, т.е. входные и выходные сигналы изменяются в дискретные моменты времени. Для отображения этого факта надо использовать дискретное время.

В них выходные сигналы в некоторый момент времени t_i однозначно определяются входными сигналами в совпадающие моменты времени. Для мат. Описания КЛС достаточно аппарата логики, при этом каждый выход КЛС описывается логической функцией, число аргументов которой равно числу логических форм.

, где x_j – логическая переменная, модулир. сигнал на i-том входе, y_j - на выходе. Чтобы определить логическую структуру КЛС достаточно рассмотреть каждый выход КЛС как независимую логическую функцию.Однако, минимизация отдельных выходов не гарантирует минимизацию КЛС в целом. Для поиска минимальной структуры КЛС надо учитывать зависимость между выходами КЛС.

3. Если лог. ф-ии имеют общие члены, то такие ф-ии можно упростить путем введения вспомогательных переменных.

, , .

Заменим . Быстродействие хуже, т.к. сначала считаетсяy, а потом все остальное. Увеличивается число последовательно соединенных ЛЭ.

4. Выражение одной логической функции через другую.

Пример. КЛС имеет два выхода.

,

Рассмотрим S как лог. ф-ию от 4-х переменных x,y,z и p. Из 16 наборов переменных 8 старших наборов явл. запрещенными, т.е они не могут иметь место в реальном устр-ве.

Цифровой компаратор, дешифратор, мультиплексор:

Компаратор: сравнение кодов.

Применение: делитель с переменным коэффициентом деления.

Дешифратор: устройство преобразует входной 2-ый код в в позиционный (десятичный)

Применение: микросхемы памяти.

Мультиплексор – демультиплексор(наоборот): объединяет несколько входов на один выход.

Применение: мультиплексированные линии адреса - данных.

Дешифратор относится к преобразователем кодов.

В зависимости от входного двоичного кода на входе дешифратора возбуждается одна и только одна из выходных цепей.

Двоичные шифраторы выполняют операцию, обратную по отношению к дешифратору. При возбуждении одного из входов шифратора на его на его выходе формируется двоичный код номер возбужденноё входной линии.

Мультиплексоры осуществляют подключение одного из входных каналов к выходному под управлением управляющего слова. Коммутаторы (устройства сравнения) определяют отношение между двумя словами

5. Триггеры.

ЦА делят:

-автоматы спамятью

-автоматы без памяти

Триггер – элементарные автоматы, содержащие собственно элемент памяти(фиксатор) и схему управления.

По способу приема инф-ции триггеры делятся:

• синхронные

-одноступенчатые

-двухступенчатые

-тактируемые уровнем

-тактируемые фронтом

• асинхронные

По логике работы:

-RS

-D

-T

-комбинированные или JK

В асинхронном (не тактируемом) триггере смена состояний происходит под непосредственным воздействием входных информационных сигналов.

В синхронном (тактируемом) триггере имеется спец тактовый вход, смена состояний происходит только при подаче на этот вход сигналов синхронизации.

Кроме того, используются комбинированные триггеры, в которых совмещается одновременно несколько типов.

Триггеры типа RS имеют 2 входа – установки в единицу (S) и установки в 0 (R).

Триггеры типа D(задержка) имеет один информационный вход. Его состояние повторяет входной сигнал, но с задержкой, определяемой сигналом синхронизации.

Триггеры типа Т изменяет своё состояние каждый раз при поступлении входного(тактового) сигнала. Имеет один вход и называется триггером со счётным входом или счётным триггером.

Триггер типа JK универсален, он имеет входы установки (J) и сброса (K) подобные входам триггера SR. В отличие от последнего допускает ситуацию с одновременной подачей сигналов на оба эти входа (J=K=1). В этом режиме работает как счётный триггер относительно третьего (тактового) входа.

По способу записи информации различают асинхронный и синхронный триггеры (не тактируемые и тактируемые)

По способу восприятия тактовых сигналов триггеры делятся на управляемые уровнем означает, что при одном уровне на тактируемом входе триггер воспринимает сигналы на информационных входах, при другом нет, и управляемые фронтом разрешение на переключение дается в момент перепада тактируемого сигнала в остальное время не зависит от уровня тактируемого сигнала.

Триггеры управляемые фронтом с динамическим управлением.

Динамический вход может быть прямым и инверсным. Прямое динамическое управление означает разрешение на переключении при изменении тактового сигнала с нулевого значения на единичное, инверсное – при изменении тактового сигнала с единичного значения на нулевое.

Одноступенчатые (однотактные) переключение происходит сразу.

В двухтактных по этапам, они состоят из входных и выходных ступеней, переход в новое состояние происх в обеих ступенях поочередно, один из уровней разрешает прием инф-ции по входной ступени, при этом состояние выхода ступени не изменяется. Другой уровень тактового сигнала разрешает передачу инф-ции из входной ступени к выходной.

Рассмотрим работу RS-триггера.

Принцип работы.

R-установка триггера в 0

S-установка триггера в 1

S R Q

0 0 Q хранение( при котором его состояние не изменяется)

0 1 0 сброс( нулевое состояние)

1 0 1установка(триггер в состоянии 1)

1 1 *неопределенность

ГЛИН- генератор линейно измен напряжений.

Линейно измен напряжением наз-ся напряжение, кот в теч промежутка времени, назыв рабочим ходом, изменяется по линейному з-ну, а затем в течении промежутка времени, наз обратным ходом, возвращ к исходному уровню.

Uo-начальный уровень, Um-амплитуда ЛИН, Тр-время рабочего хода, То-время обратного хода.

Устройства предназнач для формирования ЛИН назыв ГЛИН. Принцип построения ГЛИН основан на заряде емкости постоянным током. ГЛИН могут раб в ждущем, либо в автоколебательном режиме. ГЛИН в автокол режиме формир ЛИН регулярно, а для получения ЛИН в ждущем режиме небходим внешний импульс напряжения Uвх.

В простейшем случае основой ГЛИН явл RC- цепочка:

Достойнством данных генераторов явл простота их реализации. Недостатком явл то, что для получения малого коэф нелинейности необходимо, чтобы напряжение генератора U было гораздо больше амплитуды ЛИН.

Мультивибраторы.

Такие генераторы могут быть построены на дискретных, логических эл-тах и операционных усилителях.

Рассмотрим автоколеб мультивибратор на ОУ.

В данной схеме на основе резисторов R1 и R2 введена положит обратная связь, что явл необх условием для возникновения в схеме электр колебаний.