5. Основной логический базис для построения логических схем.

Логическим базисом называется минимальный необходимый набор логических функций, с помощью которых может быть реализовано логическое выражение любой сложности. Функции И, ИЛИ, НЕ образуют основной логический базис.

И-НЕ

ИЛИ-НЕ

В отличие от аналоговых электронных устройств, в цифровых устройствах (ЦУ) входные и выходные сигналы могут принимать ограниченное количество состояний.

Теоретической основой проектирования ЦУ является алгебра-логики или булева алгебра, оперирующая логическими переменными. Для логических переменных, принимающих только два значения,существуют 4 основных операции. Операция логическое "И" (AND) конъюнкция или логическое умножение, обозначается * или /\. Операция логическое "ИЛИ" (OR), дизъюнкция или логическое сложение, обозначается + или \/ . Операция логическое "НЕ" (NOT), изменение значения, инверсия или отрицание, обозначается чертой над логическим выражением. Инверсия иногда будет в тексте обозначаться знаком " ~ ". Операция эквивалентности обозначается "=" . 

Количество входов логического элемента, участвующих в формировании логической функции, называется коэффициентом объединения - Коб. У всех выше приведенных схем, за исключением инвертора, коэффициент объединения равен двум. Промышленностью выпускаются схемы с Коб=2,3,4,8. Для получения схем с другим числом входов основные элементы можно объединять. 

БАЗОВЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

   На рисунке приведена упрощенная схема И-НЕ и его условное обозначение.

Напряжения на базах транзисторов VT1 и VT2 находятся в противофазе и, если x0*x1=1, то нижний транзистор открыт, а верхний закрыт, так как ~(x0*x1)=0 . Потенциал коллектора VT2 в этом случае примерно равен нулю и следовательно y=0. При других значениях x0 и x1 нижний транзистор закрыт, а верхний открыт и на выходе схемы - высокий уровень, т.е.  схема работает как  элемент И-НЕ. Выходы нескольких БЛЭ категорически нельзя соединять вместе, потому что, если n-1 элементов находятся в состоянии "1", а n-ый в состоянии "0", то n-1 транзисторов VT1 будут "сливать" (sink) токи в единственный транзистор VT2 n-го элемента. Суммарный ток может превысить допустимое значение и VT2 выйдет из строя.

5. Шифратор. Назначение. Принцип построения.

Шифратор - это кодовый преобразователь, выполняющий функцию, обратную дешифратору. При подаче сигнала на один из  входов шифратора, на его выходе появляется соответствующий двоичный код. Число входов m и выходов n шифратора связано соотношением m=2ⁿ. Условное графическое обозначение и функциональная схема шифратора показаны на рис.4.21 и 4.22.

 Единица (сигнал) присутствует только на одном из входов (Х0, Х1…Х7). Отсюда напрашивается вывод: здесь не нужны конъюнкторы, определяющие комбинации 1 и 0, а достаточно элементов ИЛИ для подключения необходимых входов. Составив таблицу соответствия между числами 0, 1, 2...7 и соответствующими двоичными комбинациями 000, 001,010...111 можно убедиться в правильности построения функциональной схемы шифратора, представленной на рис.4.22. Очевидно, что число входов такого шифратора ограничивается числом входов элементов ИЛИ. Для увеличения этого числа можно воспользоваться методом каскадного построения.

Области применения рассмотренного шифратора ограничены, поэтому промышленностью чаще выпускаются узлы, в состав которых входят шифраторы.

Микросхемы шифраторов обозначаются на схемах буквами CD (от английского слова Coder). При активизации одной из входных линий шифратора на его выходах формируется код, отображающий номер активного входа.Например, при появлении сигнала на нулевом входе шифратора мы получим на выходе код 00, при сигнале на первом входе - на выходе будет 01, при сигнале на втором входе - на выходе соответственно код 10 и так далее.Шифраторы применяются гораздо реже, чем дешифраторы. Это связано с более специфической областью их применения. Значительно меньше и выбор микросхем в стандартных сериях.В отечественных сериях шифраторы имеют в названии буквы ИВ.Входы шифраторов на принципиальных схемах нумеруются последовательными десятичными цифрами 0,1,2,3...., а метки выходов отображают веса выходных двоичных переменных 1,2,4...Входы и выходы шифраторов, как правило, являются инверсными, то есть их активное состояние отображается значением логического 0, а не логической 1.