Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 1. Основы цифровой электроники на ИС (1987) (1092081), страница 13
Текст из файла (страница 13)
полустрелка, только в практических схемах (см. также разд. 2.13). Впрочем, применение знака отрицания (кружка) как в теоретических, так и з практических схемах (в последнем случае для указания полярности) не вызывает никаких трудностей прн условии, что мы заранее четко знаем, какое конкретное применение найдет соответствующая схема. Теоретическую схему можно описать как схему с логическими функциями, у которых «истинно» обозначается с помощью 1, а «ложно» вЂ” с помощью О. В ней не идет речи о типах применяемых основных схем.
Если в какой-то практической схеме имеется индикатор полярности в виде кружка или полустрелки, это означает не отрицание, а скорее всего Л-вход (вход для сигнала низкого уровня). Полное название сигнала можно представить в виде обычного названия сигнала, после которого в скобках помещаются буквы Н (высокий) нли е. (низкий). В спецификации МЭК (равд. 2.9) это обозначение используется более широко; при этом исходят из того, что сигнал, записанный в виде первичного наименования с чертой отрицания или без нее, считается активным (истинным), если он имеет уровень, указанный в скобках, т.
е. Н или Ь. Мы поясним это с помощью двух примеров. Пусть задан вход, который акти- 72 Глава 2 гп(! зрес МЭК ТРЕВОГА (В) ТРЕВОГА а) ТРЕВОГА-ь-уровень (тревога истинна, если используется сигнал спзкого уровня) о) НЕТ-ТРЕВОГИ-(.-уровень (тревоги нет — истинно, если используется сигнал низкого уровня) и) ТРЕВОГА-Н-уровень (тревога истинна, если используется сигнал высокого уровня) г) НЕТ-ТРЕВОГИ-Н-уровень (тревоги нет — истинно, если используется сигнал высокого уровня) ТРЕВОГА (Ь) ТРЕВОГА ТРЕВОГА ТРЕВОГА (Н) ТРЕВОГА ТРЕВОГА (Н) В случаях а) и г), а также б) и в) спецификация пи!прес дает одинаковые обозначения и только с помощью дополнительного индикатора полярности можно понять, является ли наименование сигнала на входе в схему истинным. визируется сигналом НЕТ-ДОЖДЯ.
Этот сигнал имеет на входе обозначение ДОЖДЬ. Если он имеет низкий уровень (Ь), то к его наименованию необходимо добавить (Г.), т. е. окончательно у нас получится сигнал ДОЖДЬ (Ц. Здесь в наименовании сигнала используется как знак отрицания, так и указатель уровня сигнала. Вход соответствующей схемы будет снабжен индикатором полярности, Рассмотрим другой пример.
Сигнал ТРЕВОГА используется в качестве входного для некоторой функции и является активным, когда тревоги нет. Эта функция имеет Н-входы (для сигналов высокого уровня), причем входным сигналом является ТРЕВОГА (О). На входе указанной схемы индикатор полярности отсутствует. В спецификации пп1зрес не используются дополнительные обозначения (Н) и ГЦ. В примере с сигналом ДОЖДЬ его наименование у соответствующего входа записывается как ДОЖДЬ из-за двойной инверсии: отрицания и индикатора полярности (л.). В примере с сигналом ТРЕВОГА спецификация пп!прес дает наименование сигнала ТРЕВОГА.
В этой спецификации требуется еще один указатель, чтобы понять, какой сигнал является «истинным», с чертой или без нее. В случае спецификации МЭК эта информация следует непосредственно из полного наименования сигнала, которое обычно размещается рядом со входом, как показано в следующей таблице: Элементарные логические скемы В ТТЛ- и КМОП-схемах подразумевается положительная логика, т.
е. если фирма-изготовитель описывает в справочнике какую-то функцию, например И или ИЛИ, то эта функция реализуется в положительной логике, когда Н=1. В практических логических схемах мы также будет использовать в основном элементы с Н-входами, как будет видно из примеров, приведенных в данной книге. При этом для обозначения сигналов будут использованы наименования, аналогичные приведенным выше в пп.
«в» и «г», где имеется сходство между спецификациями пп1зрес н МЭК. В этом случае наименования сигналов с чертой и без нее оказываются одинаковыми, за исключением того, что в спецификации МЭК к наименованию добавляется буква ('Н). Индикаторы полярности на входах схем отсутствуют. Если в логической схеме встретятся все-таки наименования сигналов без сопровождающих букв ('Н) и ~Ц и если, кроме того, на входе не будет индикаторов полярности, то будет считаться истинным соответствующий сигнал высокого уровня. Совместное использование знаков и индикаторов отрицания и полярности в спецификации пп!зрес связано с произволом в использовании понятий обращения и отрицания, которые с течением времени стали обозначать одно и то же. В житейском смысле отрицание означает нечто отличное от инверсии (обращения). Об одинаковом значении обоих терминов речь шла также в гл.
1. Это слияние понятий произошло, вероятно, из-за того, что в цифровой электронике значения «истинно» и «ложно», ДА и НЕТ, а также 1 и 0 были присвоены символам Н и 1., которые являются, как нам известно, сокращениями от слов, обозначающих высокий (Ыдй) и низкий (1о~ч) логические уровни напряжения. С помощью инвертора символ Н превращается в символ Т., а 1.— в Н. Положительная переменная, которая используется в отрицательной форме в какой-то логической схеме, реализуется в практической схеме за счет инверсии уровня напряжения, который является для данной переменной «истинным». Требуемое отрицание осуществляется здесь за счет инверсии.
Уточнение термина или понятия необходимо для того, чтобы соответствующее словесное выражение этого термина или понятии можно было применять однозначно. В общем случае не совсем удачно использовать для термина такое понятие, которое имеет в одном н том же языке несколько значений. И тем не менее здесь мы имеем дело с таким случаем. Слово инверсия имеет, к сожалению, двойное значение, которое, правда, ограничивается специальным жаргоном цифровой электроники.
В частности, правильным является следующее выражение: 74 г г А (НЕ-А) получено за счет инверсии А. Неправильным же будет выражение: А (НЕ-А) является инверсией Л, так как, строго говоря, А является отрицанием А. Для практической схемы А(ь) (НЕ-А истинно для сигналов низкого уровня) является инверсией А (Н). При этом А (Н) физически эквивалентно А (Т.), однако здесь мы также можем говорить, что А !'Л) является инверсией А !'Ь), потому что черта над А указывает, строго говоря, только на отрицание.
Из этого примера следует, что мы можем и должны использовать точные термины. Для схемотехника эти термины не представляют затруднений, в частности, если речь идет об отрицании, т. е. использовании терминов инверсии или обращения. Кроме того, различие между отрицанием и инверсией для символов приводит к ряду последствий.
Известно, что инвертор представляется в виде функционального блока с цифрой 1 внутри. Этот блок одновременно снабжается кружком (илн полустрелкой в спецификации МЭК), который помещается либо на входе, либо на выходе блока. Таким образом, имеются два обозначения функции, которые реализуются физически с помощью одного и того же инвертора. При этом возникает вопрос — в каком случае знак отрицания помещается у входа, а в каком — у выхода блока? Здесь важным является уровень (Л или Н), которому соответствует состояние «истинно» для переменной на входе в инвертор. Если «истинно» задается низким уровнем ~Ц, кружок или полустрелка помещаются перед символом, т. е.
на его входе. Внутри функционального блока входной сигнал низкого уровня должен обеспечить состояние 1 (1 означает «истинно»). Если же, напротив, «истинно» на входе задается высоким уровнем (Н), кружок или полустрелка размещаются после функционального блока, т. е. на его выходе. Очевидно, что «истинно» на выходе соответствует низкому уровню.
Это правило приводит к тому, что когда инвертор имеет связи по входу и выходу с другими функциональными блоками, приходится либо использовать два индикатора полярности на одной сигнальной линии, либо их вовсе не использовать. При наличии одного индикатора полярности на сигнальной линии обычно подразумевается отрицание. Более подробно об описании логических схем в спецификациях МЭК и пп1зрес мы будем говорить в равд. 2.13. На практике часто наблюдается разнобой в использовании терминов инверсии (например, при согласовании уровней логических сигналов) и отрицания.
К сожалению, такое же непоследовательное использование этих терминов встречается иногда и в данной книге. В более общем виде проблема наименования сигналов рассмотрена в равд. 2.14. Элемеитариые логические схемы 2.9. Логические символы по спецификации МЭК 117-15А Для разработки логической символики, которую можно было бы в будущем использовать в качестве стандарта, Международная Электротехническая Комиссия (МЭК) создала рабочий орган, известный под названием рабочей группы ЗСЗА%02. Эта группа с момента ее учреждения в 1965 г. занималась проблемой стандартизации логических символов и в течение ряда лет опубликовала несколько рекомендуемых списков символов, последний из которых известен под наименованием МЭК 117-!5А.
В этом списке содержится ряд директив, с помощью которых понятия комбинаторной логики можно представить в форме, обеспечивающей удобное представление для логических схем. По сравнению с символами МЭК символы пп1зрес, соответствующие американской спецификации М!1. 5(апдагд 806В и выраженные на языке «отличительных форм», оказываются слишком сложными в графическом плане.
Если вместо этих форм взять в качестве основного символа квадрат с одним внутренним знаком, который задает тип логической функции, то рисунки логических схем становятся значительно проще. В результате упрощается и процесс проектирования логических схем на ЭВМ, где они изображаются с помощью принтера. При разработке новых символов исходят из того, что определенные понятия, которые использовались ранее в течение многих лет, должны оставаться в употреблении для того, чтобы не возникал барьер между старыми и новыми системами обозначений. При наличии такого барьера внедрение новых символов может существенно замедлиться.
Насколько сложно происходит внедрение новых символов, видно из того, что в американской специальной литературе до сих пор в основном применяется спецификация пп1зрес. В предыдущих разделах было показано, что цифровые схемы работают с сигналами либо высокого, либо низкого уровня, т. е. единицами или нулями на входе. При этом сохраняется различие между символами схем и соответствующими функциональными символами. Схема И-НЕ, реализующая функцию ИЛИ-НЕ для входных сигналов низкого уровня (нулей), будет обозначаться с помощью символа схемы И-НЕ, в то время как при использовании этого же символа для обозначения функции ИЛИ внутри него помещается знак «+>. Другой метод представления этих функций состоит в использовании символа схемы ИЛИ, на входах в который помещаются индикаторы полярности (кружки), которые обозначают здесь квазиотрицание.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
