2.6 Елементи з розширеними функціональними можливостями

На практиці виникають ситуації, коли потрібно розширити логічні або інші функції ЛЕ, не порушуючи при цьому властиве кожному ЛЕ функціонування і не виходячи разом з тим за межі оптимальних технічних параметрів. До характеристик та параметрів ЛЕ, які досить часто доводиться розширювати, належать навантажувальна здатність ,кількість логічних змінних , логічне функціонування, діапазони логічних рівнів тощо. Ці та інші можливості цифрових елементів можна розширити на основі аналітичного підходу шляхом застосування аксіом та законів бульової алгебри або з допомогою ЛЕ спеціального призначення.

2.6.1 Cинтезовані логічні елементи

Збільшення кількості входів ЛЕ, можна досягнути за допомогою каскадування аналогічних елементів, користуючись законом дуальності (правилом де Моргана) або способом подвійної інверсії.

Нехай у базисі 2І-НЕ потрібно побудувати шестивходовий елемент І. Для цього, застосовуючи спосіб подвійної інверсії, задану логічну функцію розбиваємо на групи по 2І-НЕ:

Як видно з одержаного виразу, синтез схеми вимагає значних апара­турних затрат. При наявності одного ЛЕ типу 4АБО-НЕ достатньо лише 3 ЛЕ 2I-НЕ. Це легко довести за правилом де Моргана:

Р

Рис. 2.9 Реалізація функції 6І

озширення по І для цього випадку побудовано на рис.2.7. Багатовходові елементи І можна застосувати для виявлення лог.0 на виході, наприклад, якогось функціонального пристрою.

Побудова багатовходового АБО виконується аналогічно - за принципом дуальності. Розширення по АБО використовують, наприклад, для виявлення хоча однієї лог.1 на виході якогось цифрового пристрою.

С

Рис. 2.10 Діодне розширення ЛЕ

труктурний метод об’єднання маловходових елементів у багатовходову схему називають пірамідальним. У пірамідальній структурі підлягають обробці одночасно всі операнди, бо логічні операції у такій схемі розпаралелені. Тому пірамідальна структура забезпечує мінімально можливу затримку сигналу.

Кількість входів ЛЕ можна збільшити також під’єднанням додатко­вих зовнішніх діодів і резистора так, як показано на рис.2.8. Така "діодна" логіка, (в закордонній літературі існує ще один термін: "логіка Мікі-Мауса") [3] може бути корисною в деяких випадках, наприклад при експрес‑ремонті цифрової апаратури, у разі виходу з ладу одного з входів ЛЕ. Резистор необхідно розраховувати відповідно до вимог за швидкодією (найчастіше кОм). При більшому значенні час затримки зростає. Треба мати на увазі, що при такому способі збільшення завадостійкість для нульового рівня сигналу буде нижчою, бо на безпосередньому вході ЛЕ (у точці з'єднання діодів) напруга стане дещо вищою від напруги на вході схеми, причому на величину спаду напруги на діодах. Тому зловживати використанням діодної логіки не слід.

Д

Рис. 2.11 Розгалуження вихідного сигналу

ля збільшення кількості виходів ЛЕ, тобто коефіцієнту і відповідно навантажувальної здатності ЛЕ, більш ефективним є спосіб каскадного розгалуження сигналу. За цим способом можна одержати досить великий коефіцієнт навіть до 100.

Схема каскадного розгалуження ЛЕ 2І-НЕ на інверторах показана на рис.2.9.