книги из ГПНТБ / Филимонов Г.А. Основы цифровых устройств систем управления учебное пособие

на выход пройдет сигнал В. В случае одновременного появле­ ния сигналов на обоих входах сигнала на выходе схемы не бу­ дет.

Часто феррит-транзисторные ячейки условно обозначают­ ся с цифрами "I" и "О" внутри кружков. Индекс "I" указыва­

изображении на рис.65 представлена логическая и принципи­ альная схемы одного разряда сдвигающего регистра, состоя­ щего из двух простых феррит-транзисторных ячеек. Входные

рит-транзисторной ячейки, используется ячейка с ключевым' триодом. Ее схема отличается от схемы простой ячейки тем, что в цепь эмиттера триода Тх включается цепь эмиттера -

емой с помощью трансформатора, разрешает или запрещает по­ явление регенеративного процесса в основной ячейке и, сле­ довательно, появление сигнала в нагрузке коллекторной цепи триода 7^ . Такая ячейка, как показала практика ее исполь­ зования, обладает большей надежность» и работает более ус­ тойчиво, чем простая феррит-транзисторная ячейка.

Феррит-транзисторная ячейка с ключевым триодом и про­ стая ячейка, соединенные, как показано на рис.66, образуют схему динамического триггера с двумя выходами. Входные об­ мотки используются для установки триггера в состояние "О"

130

бавлением входных обмоток к другим ячейкам, либо путем па­ раллельного подсоединения входов к одной обмотке через ди­ оды, исключающие взаимное влияние между входами /ри с. 6 9 /. При подключении нескольких выходов ячеек к одной обмотке диоды не используются, так как в этом случае взаимного вли­ яния между ячейками не возникает.

§ 14. Построение сложных логических схем

Рассмотренные основные логические элементы И, ИЛИ,НЕ /НЕТ/ позволяют строить схемы, реализующие сложные логиче­ ские связи. Для построения сложной логической схемы необ­ ходимо прежде всего сформулировать условия ее работы, т .е . установить логические связи, которые она должна реализовать а затем записать их в виде логической формулы.

Далее на основании правил алгебры логики следует мак­ симально упростить эту формулу, а по ней уже строить функ­ циональную схему, реализующую полученную формулу.

При составлении структурной /логической/ формулы ра­ боты какого-либо логического устройства следует пользовать­ ся таблицей значений истинности, в которой указывается, ка­ кой сигнал /"О" или " I " / будет на выходе схемы при опреде­ ленных комбинациях сигналов на входах.

Существуют два способа составления структурных формул: по условиям истинности /по единицам/} по условиям ложности

131

/по нулям/.

Правило составления структурных формул по единицам на основании таблицы истинности можно сформулировать следую­ щим образом. Для каждой строки таблицы истинности, в кото­ рой выходной сигнал равен единице, составляется произведе­ ние буквенных изображений входных сигналов /если значение входного сигнала равно нулю, берется отрицание буквенного изображения этого сигнала/, и затем эти произведения скла­ дываются. Рассмотрим применение этого правила на примере.

Р&=(АлЬ)ч(Алд>).

Для третьего устройства в таблице имеется три строки, где Р = I . В символической форме структурная формула ра­

боты этого устройства может быть записана

Рд=(АлВШлЕ)у(АлВ).

132

Для составления структурной формулы работы логическо­ го устройства по нулям существует следующее правило. Для каждой строки таблицы условий работы, в которой выходной сигнал равен нулю, составляется сумма буквенных изображе­ ний входных сигналов /если значение входного сигнала равно единице, то берется отрицание буквенного изображения/, а затем эти суммы перемножаются.

Согласно этому правилу, структурная формула работы пер вого устройства /т а б л .2 / имеет вид

Pi =(Avb)A(AvB)A(/\vb),

Чем проще структурная формула, тем менее сложна реали­ зующая ее функциональная схема логического устройства. Для получения наименее сложной функциональной схемы необходимо, как уже было сказано, упростить структурную формулу, поль­ зуясь правилами алгебры логики. Рассмотрим составление структурных формул и построение функциональных схем основ­ ных логических устройств, используемых в ЭЦМ.

Схема равнозначности. Эта схема реализует логическую операцию равнозначности. Структурная формула, составленная по единицам в соответствии с таблицей 145, имеет вид

Схема неравнозначности /отрицание равнозначности, схе­ ма "ИЛИ-ИЛИ", схема сравнения/. Условия работы логической схемы неравнозначности приведены в таблице 147. Для упроще­ ния структурной формулы удобно сделать запись ее по нулям

Р =(А vbh(AvB).

133

Полученное выражение можно преобразовать

который подается одноразрядное двоичное число, два управля­ ющих входа Si, и один выход Р. Условное обозначение его представлено на рис.73.

Однозарядный преобразователь предназначен для того, чтобы сигнал, поданный на вход А, пропустить в прямом или

Структурная формула, составленная согласно таблице/*»/

134

равнозначности, может быть использован для получения об­ ратного кода двоичного числа. Действительно, если на схе­

обратного кода двоичного числа, представленного параллель­ ным кодом, необходимо иметь параллельную цепочку однораз­ рядных преобразователей по количеству разрядов числа.

Двойной переключатель имеет два входа А и В для пода­

сигналы на входы А и ^,или на входы В и ^ Заметим, что од­ новременно на оба управляющих входа сигналы не подаются.

Структурную формулу работы переключателя можно напи­ сать сразу

A 5 V

Функциональная схема такого устройства представлена на рис.76 .

Двойные вентили используются для коммутации двух л -разрядных двоичных чисел. Если числа представлены по­

обходимо иметь параллельную цепочку из п -двойных венти­

триггер выполняет функции двойного вентиля. Здесь триггер управляет двумя логическими схемами "И". В зависимости от того, в каком состоянии находится триггер /"О" или "I"/» на выход Р пропускается либо сигнал А, либо сигнал В.

Динамический триггер - это такое устройство, которое,

135

запошшая код "I", дает на выходе непрерывную последова­ тельность импульсов. При запоминании кода "О" импульсы триггер не выдает. Динамический триггер можно представить

ввиде совокупности линии задержки ЛЗ и двух логических элементов, кале показано на рис.78.

Принцип действия динамического триггера состоит в том, что прошедший на вход А импульс У1 непрерывно циркулирует

втриггере, восстанавливая свою форму и длительность, и че­ рез определенные промежутки времени подается на выход схе­ мы, вследствие чего образуется последовательность импуль­

сов определенной частоты. Рассмотрим работу триггера по функциональной схеме /р и с .7 8 /. Если на вход А подан импульс? совпадающий по времени с одним из тактовых импульсов, по­ является импульс на выходе логической схемы "И". Так как синхронизирующие /тактовые/ импульсы имеют стандартную фор­ му, схема совпадения восстанавливает входной импульс по форме, длительности и фазе. С выхода схемы "И" импульс че­ рез схему "ИЛИ-ИЛИ" поступает на выход динамического триг­

"И" вновь появляется восстановленный по форме, длительно­ сти и фазе импульс, который через схему "ЮШ-ИЛИ" проходит на выход триггера и на вход линии задержки и т .д .

Циркуляция импульсов с образованием на выходе тригге­ ра последовательности импульсов определенной частоты про­ исходит до момента подачи импульса на вход В. Этот импульс запрещает пропускание через схему "ИЛИ-ИЛИ" импульса с вы­ хода схемы "И", поэтому циркуляция импульсов нарушается. В дальнейшем в триггере запоминается код "О", пока не посту­ пит новый импульс на вход А, который возобновляет циркуля­ цию импульсов.

В ЭЦВМ динамические триггеры используются для построе­ ния счетчиков импульсов, регистров, арифметических и управ­

136

схема динамического триггера с запоминающей емкостью, ко­ торый является более совершенным. Работа такого триггера основана на быстром заряде емкости через малое сопротивле­ ние и медленном разряде ее через большое сопротивление.

для восстановления заряда емкости С /поскольку С разряжает­ ся через , так как между импульсами СИ сопротивление сет­ ка-катод очень большое/. Однако в промежутках между импуль­

пока на вход В не поступит импульс отрицательной полярно­ сти, соответствующий коду "0". При поступлении импульсов обратной полярности на вход В емкость быстро разряжается

137

пульсов. Схема генерирует до тех пор, пока на вход В не будет подан импульс, который сорвет генерацию. Дополнитель­

бинации входных переменных. Поскольку нами рассматриваются элементы ЭЦМ, использующие двоичную систему счисления, то под входными переменными будем понимать коды разрядов дво­ ичных чисел, принимающие значения "I" или "О".

Минимальное количество выходов дешифратора равно двум.

ся одновременно. Дешифратор преобразует этот код в управля­

в цепи управления и осуществляются многие другие функции. На рис.81 представлена функциональная схема дешифра­

тора на четыре выхода0 Эта схема построена на основании следующих логических формул:

Р = А л Е ;

0 = А л Ь ;

Д=Ал6;

С=А л Ь .

На рис.8 1,б представлена принципиальная схема такого дешифратора. Основными элементами его являются триггерный регистр и диодная сетка /матрица/.

Если, например, А = О и В = 0, то оба триггера нахо­ дятся в нулевом положении. Пусть в этом случае высокие по­

138

тенциалы имеются на левых выходах триггеров, вследствие че­

кой-либо выходной шине, отперт, то потенциал этой шины ни­

высокий потенциал, соответствующий коду "I*, возникает толь­

Д 6 , Л 7 и Д б.Следовательно, высокий потенциал передается

Регистр - устройство, предназначенное для запоминания одного числа, называется регистром. Регистры могут собирать­ ся на триггерах, магнитных сердечниках и других элементах. На рис.82 представлена функциональная схема двоичного ре­ гистра на статических триггерах.

Перед записью числа все триггеры регистра устанавлива­ ются в нулевое положение импульсом, подаваемым на ба^.За­ пись числа, представляемого потенциалами, производится по­ дачей импульса на Вос^который открывает вентили И^,И2 ,И 3.

Если, например, на входные шины подано число 101 /вы­

цессов в регистре будет записано число 101. Из регистра число может быть передано на вход в прямом или обратном коде.

Считывание записанного числа в прямом коде производит­

139