МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ
Ю.В. Китаев
ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ ТЕХНИКИ
Санкт-Петербург
2007
УДК 681.32
Китаев Ю.В. Основы цифровой техники. Учебное пособие: СПб: СПбГУ ИТМО, 2007, 87 с.
Рассмотрены основные функциональные узлы цифровой техники: логические элементы, комбинационные и последовательностные схемы, а также ЦАП, АЦП и запоминающие устройства.
Для студентов, обучающихся по направлениям “Приборостроение” и “Оптотехника”
Рекомендовано к печати Советом ИФФ от 02 октября 2006г., протокол №2.
В 2007 году СПбГУ ИТМО стал победителем конкурса инновационных образовательных программ вузов России на 2007–2008 годы. Реализация инновационной образовательной программы «Инновационная система подготовки специалистов нового поколения в области информационных и оптических технологий» позволит выйти на качественно новый уровень подготовки выпускников и удовлетворить возрастающий спрос на специалистов в информационной, оптической и других высокотехнологичных отраслях экономики.
© Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, 2007
© Ю.В. Китаев, 2007
2
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
1. ЛOГИЧECКИE ФYНКЦИИ И ЭЛEМEНТЫ................................................ |
5 |
1.1 OCHOBHЫE ПOЛOЖEHИЯ AЛГEБPЫ ЛOГИKИ............................ |
5 |
1.2 ПEPEKЛЮЧATEЛЬHЫE ФУHKЦИИ................................................. |
6 |
1.3 CПOCOБЫ ПPEДCTABЛEHИЯ ЛOГИЧECKИX ФУHKЦИЙ......... |
7 |
1.4 CXEMHЫE OCOБEHHOCTИ ЛOГИЧECKИX ЭЛEMEHTOB......... |
9 |
1.4.1 БАЗОВЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ............................................ |
9 |
1.4.2 ЭЛEMEHT C OTKPЫTЫM KOЛЛEKTOPOM ................................ |
9 |
1.4.3 TPИCTAБИЛЬHЫE ЭЛEMEHTЫ................................................... |
10 |
1.5 УПРАВЛЯЮЩИЕ ВХОДЫ................................................................ |
12 |
1.6 ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА КМОП (CMOS) ТРАНЗИСТОРАХ |
|
....................................................................................................................... |
12 |
1.7 MИHИMИЗAЦИЯ ЛOГИЧECKИX ФУHKЦИЙ............................... |
13 |
1.8 TAБЛИЦA KAPHO............................................................................... |
14 |
1.9 BPEMEHHЫE ПAPAMEPЫ ЛOГИЧECKИX ЭЛEMEHTOB.......... |
15 |
1.10 ПEPEXOДHЫE ПPOЦECCЫ B ЛOГИЧECKИX CXEMAX ......... |
17 |
1.11 KOЭФФИЦИEHТ PAЗBEТBЛEHИЯ (Kpaз,N) ............................... |
18 |
1.12 ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ............................................................. |
19 |
2. KOMБИHAЦИOHHЫE CXEMЫ................................................................. |
20 |
2.1 HEKOTOPЫE CИCTEMЫ CЧИCЛEHИЯ......................................... |
21 |
2.2 ДEШИФPATOP..................................................................................... |
21 |
2.3 ДEMУЛЬTИПЛEKCOP........................................................................ |
24 |
2.3.1 УBEЛИЧEHИE PAЗPЯДHOCTИ ДEШИФPATOPOB И |
|
ДEMУЛЬTИПЛEKCOPOB ........................................................................ |
24 |
2.4 MУЛЬTИПЛEKCOP ............................................................................. |
25 |
2.5 ШИФPATOP.......................................................................................... |
27 |
2.6 ПPEOБPAЗOBATEЛИ KOДA ............................................................. |
29 |
2.7 CУMMATOPЫ...................................................................................... |
31 |
2.8 CXEMA CPABHEHИЯ KOДOB.......................................................... |
34 |
2.9 CXEMA KOHTPOЛЯ ЧETHOCTИ (HEЧETHOCTИ)....................... |
35 |
3. ПOCЛEДOBATEЛЬHOCTHЫE CXEMЫ................................................... |
37 |
3.1 TPИГГEPЫ............................................................................................ |
37 |
3.1.1 ACИHXPOHHЫЙ RS - TPИГГEP................................................... |
37 |
3.1.2 CИHXPOHHЫЙ RS - TPИГГEP....................................................... |
40 |
3.1.3 D - TPИГГEP CO CTATИЧECKИM УПPABЛEHИEM................ |
41 |
3.1.4 D - TPИГГEP C ДИHAMИЧECKИM УПPABЛEHИEM .............. |
44 |
3.1.5 УHИBEPCAЛЬHЫЙ JK-TPИГГEP................................................. |
45 |
3.1.6 T - TPИГГEP...................................................................................... |
46 |
3.1.7 BЗAИMHЫE ПPEOБPAЗOBAHИЯ TPИГГEPOB ......................... |
46 |
3.2 PEГИCTPЫ............................................................................................ |
48 |
3.2.1 ПAPAЛЛEЛЬHЫE И ПOCЛEДOBATEЛЬHЫE PEГИCTPЫ...... |
48 |
3 |
|
3.2.2 PEBEPCИBHЫЙ PEГИCTP CДBИГA ............................................ |
50 |
|
3.2.3 CИHXPOHHЫЙ И ACИHXPOHHЫЙ CПOCOБЫ ЗAГPУЗKИ |
|
|
ПAPAЛЛEЛЬHOГO KOДA ....................................................................... |
51 |
|
3.3 CЧETЧИKИ........................................................................................... |
52 |
|
3.3.1 ACИHXPOHHЫЙ CЧETЧИK C ПOCЛEДOBATEЛЬHЫM |
|
|
ПEPEHOCOM.............................................................................................. |
53 |
|
3.3.2 CИHXPOHHЫЙ CЧETЧИK C ПAPAЛЛEЛЬHЫM ПEPEHOCOM |
||
....................................................................................................................... |
|
55 |
3.3.3 PEBEPCИBHЫЙ CЧETЧИK ............................................................ |
56 |
|
3.3.4 KACKAДHOE BKЛЮЧEHИE CЧETЧИKOB ................................ |
58 |
|
3.3.5 CЧETЧИK - TAЙMEP ....................................................................... |
59 |
|
3.3.6 ПPИMEHEHИE CЧETЧИKOB B ИЗMEPИTEЛЬHOЙ TEXHИKE |
||
....................................................................................................................... |
|
60 |
3.3.7 ЗAДAЧИ И УПPAЖHEHИЯ............................................................ |
61 |
|
4. ЦAП И AЦП................................................................................................... |
63 |
|
4.1 |
ЦAП C MATPИЦEЙ PEЗИCTOPOB R-2R......................................... |
64 |
4.2 |
БИПОЛЯРНЫЙ ЦAП........................................................................... |
66 |
4.3 |
ЧETЫPEXKBAДPAHTHЫЙ ЦAП..................................................... |
67 |
4.4 AЦП ПOPAЗPЯДHOГO УPABHOBEШИBAHИЯ |
|
|
(ПOCЛEДOBATEЛЬHЫX ПPИБЛИЖEHИЙ) ........................................ |
68 |
|
4.5 AЦП ПAPAЛЛEЛЬHOГO TИПA........................................................ |
69 |
|
5. ЗAПOMИHAЮЩИE УCTPOЙCTBA (ПAMЯTЬ)..................................... |
71 |
|
5.1 CTATИЧECKOE OЗУ (SRAM) ........................................................... |
73 |
|
5.2 |
ДИHAMИЧECKOE OЗУ (DRAM) ...................................................... |
75 |
5.3 PEПPOГPAMMИPУEMOE ПЗУ......................................................... |
76 |
|
5.4 OДHOKPATHO ПPOГPAMMИPУEMЫE ПЗУ ППЗУ (PROM,OTP) |
||
....................................................................................................................... |
|
78 |
5.5 |
ЭHEPГOHEЗABИCИMOE CTATИЧECKOE OЗУ (NVSRAM). |
|
FRAM и MRAM .......................................................................................... |
79 |
|
5.6 |
УBEЛИЧEHИE PAЗPЯДHOCTИ ЯЧEЙKИ ПAMЯTИ (CЛOBA) .. |
79 |
5.7 |
УBEЛИЧEHИE KOЛИЧECTBA ЯЧEEK ПAMЯTИ......................... |
80 |
5.8 |
ПPOГPAMMИPУEMЫE ЛOГИЧECKИE ИHTEГPAЛЬHЫE |
|
CXEMЫ........................................................................................................ |
81 |
|
5.9 |
ЗAДAЧИ И УПPAЖHEHИЯ............................................................... |
82 |
6. OПPEДEЛEHИЯ HEKOТOPЫX ПAPAMEТPOB ИHТEГPAЛЬHЫX |
|
|
MИKPOCXEM ................................................................................................... |
84 |
|
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................................. |
85 |
|
4