Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 1. Основы цифровой электроники на ИС (1987)

Й Янсен Курс цифровой электроники В 4-х томах Том 1 Основы цифровой электроники на ИС Перевод с голландского канд. физ.-мат. наук В. И. ИЛЮЩЕНКО под редакцией д-ра физ.-мат. наук Н. Г. ВОЛКОВА Москва «Мир» 1987 1ч1хтано 18/02/2012 Янсен И. Я 65 Курс цифровой электроники: В 4-х т. Т. 1. Основы цифровой электроники на ИС. Пер. с голланд. — Мл Мир, 1987. — 334 с„ил.

Курс создан крупным голландским спецнзлнстом в области мнкросхемотсхннкн. В томе ! изложены основы цнфровой техннкн, опнсзнз злеменгнзя база цифровых ннтегрзльных мнкросхем н даны практические рекомендзцян по монтзжу н наладке цифровых систем.

Для инженеров н спецнзлястов в облзстя злектроннкн н вычислительной техники, з также для аспирантов н студентов соответствуюжяк спецнзльностей. 2401000000-310 Я041(01) 87 поД и д. ББК 32.88 Редакция литературы ао информатике и робототлхникя ББК 32.85 Я 65 УДК 621.38 © 1982 К1пхуег Тес!тп!зс!те Вое!геп В. т'. — Ререн!ег © перевод иа русский язык, сМир», !98Т ОТ РЕДАКЦИИ В настоящее время во всех областях науки и техники получили широкое распространение цифровые электронные устройства, от применения которых зависит уровень развития народного хозяйства.

Уже сейчас сотни тысяч инженеров и техников работают в направлении создания элементной базы и ее применения для разработки цифровых вычислительных машин, сетей ЭВМ, комплексов связи, автоматизированных систем управления технологическими и организационно-экономическими процессами, а также различного рода бытовой аппаратуры. Однано в отечественной литературе отсутствуют книги, где в доступной форме излагались бы принципы построения цифровых электронных элементов и рекомендации по их разработке и применению.

Ланный курс по цифровой электронике заполняет этот пробел. В нем с единых технических позиций рассматривается проектирование всех типов электронных устройств (начиная от простых и кончая самыми сложными), что позволяет читателю, не имеющему специальной подготовки по электронике, пользоваться им в своей практической деятельности. Курс состоит из четырех томов.

Тома ! и 2 представляют собой общее введение в цифровую технику. В них описаны наиболее распространенные типы логических элементов и триггеров, изложены методы проектирования основных цифровых узлов. В томе 3 даются сведения, необходимые для реализации перехода от сравнительно несложных отдельных цифровых устройств к цифровым системам.

В томе 4 подробно описаны микропроцессоры и рассмотрены вопросы построения и программирования микропроцессорных систем. Курс предназначен для специалистов, работающих в области электроники и вычислительной техники, а также для аспирантов и студентов высших технических учебных заведений. ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА Быстрый прогресс в области технологии изготовления интегральных схем привел к резкому росту объема их производства и снижению стоимости. В результате использование микросхем стало возможным не только в сложных специализированных устройствах (таких, как ЭВМ), но и в разнообразных измерительных приборах, управляющих и контролирующих системах. Круг потребителей микросхем непрерывно расширяется.

Интенсивное производство микропроцессоров не снижает потребности в ТТЛ- и КМОП-схемах. Существует очень много приложений, в которых применение микропроцессора, требующего вспомогательных устройств, является неэффективным. Техническое решение на основе интегральных схем часто обеспечивает ббльшие быстродействие и надежность. Поэтому ознакомление с методами их использования безусловно необходимо. Интегральные микросхемы распространены сейчас настолько широко, что умение применять их при проектировании различных устройств должно быть обязательным элементом профессиональной грамотности современного инженера. Поэтому растет потребность в литературе, посвященной основам проектирования различных логических устройств на основе интегральных микросхем.

Предлагаемый вниманию советского читателя первый том четырехтомного курса отвечает этим потребностям. В нем гораздо подробнее, чем в большинстве существующих пособий на эту тему, излагаются основы алгебры логики, методы временного анализа логических схем, способы условного графического изображения схем и другие вопросы. Большое место отводится принципам работы базовых логнческих элементов, методам построения на их основе сложных логических схем, а также типовым интегральным микросхемам, выполненным на основе ТТЛ- и КМОП-логики, и выпускаемым серийно за рубенсом микросхемам (серия Б)т)74 и другие).

Чтобы эти разделы книги не потеряли ценности для советского читателя, в приложении приводятся отечественные аналогии зарубежных интегральных микросхем, упоминаемых в книге (если они существуют). В большинстве случаев их эксплуатационные параметры совпадают. Более подробно с параметрами отечественных и зарубежных интегральных микросхем можно ознакомиться соответственно в работах (1, 2]. В книге используются две системы графических изображений элементов— система, рекомендуемая Международной Электротехнической Комиссией Предисловие редактора перевода (МЭК), и американская система ш11зрес.

Что касается второй системы, то в СССР она не употребляется, и с ней достаточно ознакомиться лишь в общих чертах'. Система обозначений МЭК с точностью до незначительных деталсй совпадает с нринятой в СССР системой регламентированной ГОСТом 2П43-82. Этот том предназначен для первоначального изучения предмета и рассчитан на инженеров и студентов технических вузов. Для понимания его содержания требуются лишь знания работы биполярных и униполярных транзисторов [3] и основ теории электрических цепей. П.

Волков Литература 1. Интегральные микросхемы: Справочник. Под ред. Б. В. Тарабрина. — Мл Радио и связь, 1983. 2. Ю. М. Кутыркин, А. В. Нефедов, А. М. Савченко, Зарубежные интегральные микросхемы широкого применения: Справочник — Мл Энергоатомиздат, 1984, 3. И. П. Степаненко.

Основы микроэлектроники. — Мл Сов. радио, 1984. и Правда, в большинстве переводных книг иллюстрации, как правило, воспроизводятся без изменений, и в них можно встретить американскую систему обозначений. ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА В начале книги на простых примерах из повседневной жизни иллюстрируются три элементарные логические функции — И, ИЛИ и НЕ. Результаты применения этих простых функций в жизни далеко не всегда заметны невооруженным глазом — гораздо заметнее проявляется действие таких более сложных функций, как выборка, распределение, шифрация и принятие решений. Из анализа следует, однако, что эти сложные логические функции всегда можно свести к элементарным, на возникает вопрос, какие комбинации элементарных функций дают данную, более сложную фунцию, т.е.

как форми. руются более сложные функции. В цифровой электронике, к которой относятся и ЭВМ, имеются базовые логические функции, в том числе функции И, ИЛИ и НЕ, В процессе обработ. ки данных также возникает вопрос: как скомбинировать эти функции для получения желаемых более сложных функций, которые, в свою очередь, можно снова скомбинировать и получить функции еще более высокого порядка сложности. Эту процедуру можно продолжать до тех пор, пока мы не получим в результате ЭВМ! Комбинирование элементарных функций с целью получения сложных функций осуществляется с помощью соответствующих связей между несколькими указанными выше элементарными функциями.

Когда я впервые познакомился с ЭВМ, то самое сильное впечатление на меня произвели огромное количество проводов и мощный интеллект, которым обладала эта конструкция. Вскоре, однако, я убедился, что ЭВМ состоит из взаимозаменяемых однотипных модулей, а именно схем И-НЕ, реализующих комбинацию элементарных функций НЕ и И. Блоки И-НЕ, находившиеся в одних стойках ЭВМ, можно было заменять блоками И-НЕ из других стоек, не нарушая работы ЭВМ. Все электронные ламповые блоки И-НЕ оказались совершенно одинаковыми — разными были лишь межблочные связи. Другими словами, оказалось, что функция данного узла в ЭВМ определяется способом соединения между собой различных функциональных элементов.

Монтажная схема содержит всю информацию о том, как должен функционировать конкретный автомат, ЭВМ или робот. В настоящее время элементарные функциональные узлы, с помощью которых формируются более сложные функции, размещаются в пластмассовом Предисловие автора или керамическом корпусе с двухрядным расположением выводов. Наиболее сложный функциональный узел реализуется в виде микропроцессора (МП), смонтированного в корпусе с двухрядным расположением 40 выводов и являющегося «сердцем» микроЭВМ. Микрокомпьютер представляет собой часть цифровой электронной «системы», которая, в свою очередь, также является частью еще более сложной системы с определенной иерархической структурой.