4.15 Логічні елементи з третім станом
Один із найбільш широко використовуваних способів підключення логічних елементів на спільний вихід заснований на застосуванні в їхніх вихідних ланцюгах електронних буферних схем, спроможних під дією керуючих сигналів або підключати до навантаження вихідний логічний сигнал, що приймає значення 0 або 1, або відключати вихід від навантаження (переводити його в так званий 3-й (високоімпедансний, Z-стан)).
Нижче показані позначення логічного елемента (повторювача) з трьома станами на електричних схемах (рисунок 4.19, а) і принципової схеми його вихідного каскаду, що забезпечує 3 стани вихідного сигналу: логічний 0; логічну 1 і 3-й (Z)-стан.
-
а
б
Рисунок 4.19
У поле
функціонального позначення логічних
елементів з трьома станами є спеціальный
символ
.
Крім основних входів, на які подаються вхідні логічні змінні, подібні елементи мають керуючий вхід: “Вибір кристала” - CS, активним сигналом на якому, як правило, є логічний 0 (рисунок 4.19,а).
Три стани вихідних сигналів забезпечуються управляючими сигналами на базах транзисторів VT1 і VT2 (рисунок 4.19, б):
Одиничний стан - на базі VT1 - одиниця (транзистор - відкритий); на базі VT2 - нуль (транзистор - закритий), і з виходу знімається логічна 1;
Нульовий стан - на базі VT1 - нуль (транзистор закритий); на базі VT2 - одиниця (транзистор - відкритий), і з виходу знімається логічний 0;
Z - стан - на базах VT1 і VT2 - логічні нулі (обидва транзистори закриті) і вихід обірваний від спільної шини (знаходиться у високоімпедансному (Z)-стані).
Елементи з трьома станами широко використовуються у мікропроцесорній техніці для підключення виходів різноманітних пристроїв мікропроцесорної системи до спільної шини.
5 Реалізація логічних функцій у різних базисах
5.1 Базисні набори ле і їх взаємозв'язок
Існує декілька базисних (функціонально повних) наборів логічних елементів, на яких можна реалізовувати будь-яку перемикальну функцію:
1) І, АБО, НІ;
2) І-НІ;
3) АБО-НІ.
Для реалізації ПФ, поданої булевим виразом у ДНФ або КНФ, достатньо трьох ЛЕ: І, АБО, НІ, тому цей набір вважається функціонально повним або базисним (базисом).
На практиці більш широко використовуються базиси І-НІ або АБО-НІ. Це пов'язано з тим, що зменшення номенклатури елементів до одного типу спрощує проектування пристрою і його ремонт. Крім того, наявність у цих елементах інвертора (підсилювача) підвищує навантажувальну спроможність елемента і посилює сигнал.
Використовуючи тотожності і теореми булевої алгебри можна перетворити вирази ПФ, записані у вигляді комбінації функцій І, АБО, НІ, до вигляду, що може бути реалізований елементами базису І-НІ, АБО-НІ. Сказане відбиває таблиця 5.1.
Рисунок 5.1
Функцію І-НІ називають функцією Шеффера (штрихом Шеффера), позначаючи її у вигляді F = A B , а функцію АБО-НІ - функцією Пірса (стрілкою Пірса), позначаючи її у вигляді А В. Базис І-НІ називають базисом Шеффера, а базис АБО-НІ - базисом Пірса.