Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 1. Основы цифровой электроники на ИС (1987) (1092081), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

е. записать 15. б. Если какой-либо вход или выход зависит от большого числа других входов или выходов, эта зависимость указывается с помощью нескольких чисел, помещаемых около зависимого входа или выхода и разделенных между собой запятыми. Приоритет действия отдельных зависимостей определяется порядком чисел, при этом крайнее слева число имеет максимальный приоритет.

б. Если двум задающим входам или выходам приходится приписать одну и ту же букву в качестве дополнительного символа, для различения этих входов (выходов) между собой до- Элементарные логические схемы бавляется еще она буква А. Если эта буква опущена, подразумевается, что оба задающих входа или выхода с одинаковыми буквами связаны друг с другом функцией ИЛИ. 7. Если дополнительные символы с цифровым индикатором могут привести к недоразумению или неясности по отношению к другим используемым обозначениям, следует подумать о замене соответствующих цифр другими символами, например буквами греческого алфавита.

При использовании системы обозначений зависимостей важно соблюдать сформулированные выше правила, что позволит избежать ошибок и неясностей в логических схемах. В настоящее время подготавливается новый, полностью переработанный и существенно расширенный вариант спецификаций МЭК для описания логических схем.

Мы имеем в виду документ МЭКб17-12, основные концепции которого уже разработаны. Доработка этой спецификации потребует еще нескольких лет. 2.13. Составление логических схем в символах спецификации МЭК Если требуется реализовать какую-то логическую функцию в виде конкретной цифровой схемы, следует начинать с детального анализа теоретического аналога этой схемы, который строится из элементарных и сложных функций, обеспечивающих однозначную связь между внутренними и внешними состояниями сложной функции, когда истина соответствует 1, а ложь— О. На этом этапе нас не интересует практическая схема с ее конкретными элементами и связанной с ними проблемой сигналов высокого и низкого уровней. Для этой цели используются общеупотребительные символы элементарных и сложных логических функций.

Если отрицание оказывается истинным, знак отрицания, т. е. кружок, используется в сочетании с соответствующей функцией и располагается у входа, для которого отрицание является истинным. На рис. 2.32, а приведены два функциональных блока, которые связаны между собой и в которых установлено однозначное соответствие между внутренними и внешними состояниями. Сигнал А на выходе из левого блока используется в качестве входного сигнала для правого блока. В практической схеме, которая реализует эту структуру, могут возникнуть четыре логические комбинации 1рис. 2.32, б и в), дающие четыре различных решения для реализации требуемой логической связи.

Очевидно, что первые два варианта можно осуществить с помощью непосредственной связи. При этом логические сигналы на входе и выходе имеют одинаковую полярность, В треть- Глава 2 ем варианте выходной сигнал необходимо инвертировать перед осуществлением соответствующей связи. Аналогично обстоит дело и в четвертом случае. Отличие заключается в том, что в третьем варианте индикатор полярности располагается перед соответствующим блоком, а в четвертом — после него. Однако физически обе эти схемы полностью эквивалентны. Я Я [а ю яи) яа Рис, 2.32.

Связь разрабатываемой си- между двумя логическими функциями в стеме. — теоретическая схема; б и в-практические На рис. 2.33,а показаны две другие возможные ситуации, в которых сигнал А на внутреннем входе второй схемы требуется использовать как сигнал НЕ-А (А). Эта особенность прн разработке схемы указывается с помощью знака отрицания, т. е. кружка. Здесь также возможны четыре комбинации сигналов, которые можно реализовать в практической разработке с помощью соответствующих связей. Полученные решения приведены на рис. 2.33, б и в.

В двух верхних вариантах в линии связи требуется применить дополнительный инвертор. В двух нижних вариантах возможна непосредственная гальваническая связь. В первом варианте инверсия переменной А(Н) приводит к А(Ц, причем сигнал А(Е) идентичен А(Н). Во втором варианте сигнал А(Е) инвертируется в сигнал А(Н), который идентичен А(Ц. Здесь А также преобразуется в А и одновременно (Н) преобразуется в (Е). 91 Элементарные логические схемы На рис.

2.34, а приведена гипотетическая теоретическая логическая схема, где, как легко видеть, знак отрицания используется совместно со стандартными символами для обозначения функций И и ИЛИ. Индикатор полярности в этой схеме отсутствует. Здесь мы имеем однозначную связь между входными и выходными состояниями, и если потребуется использовать ин- Я)Н) Я)Н) Я)).) Я)В Я)Н) Я)Н) Р ЯИ Эхаиоалента) ЯШ = Я)Н) ЙН)=Я)),) Рис. 2.33, Связь между двумя логическими функциями с отрицанием в линие связи. а — теоретическая схема; Е и в практические схемы.

вертироваиный сигнал в качестве входной переменной, его нужно пометить знаком отрицания. Над переменными А, В и С в этой схеме должна быть совершена операция отрицания. Превращая теоретическую логическую схему в практическую разработку, мы изображаем имеющиеся в нашем распоряжении элементарные схемы без учета сигнальных связей. Кроме того, мы указываем около входа элементарных схем требуемый сигнал с чертой отрицания или без нее и одновременно с помощью знаков (Н) и (Ь) — активный уровень (высокий или низкий) (рис. 2.34, б).

Закончив оформление наименований сигналов, из факта совпадения или несовпадения обозначений сигналов мы видим, какое требуется соединение — непосредственное или же дФиражуу)лбу: т=тн) )РУ)=,Р2) Рис. 2.34, Гипотетическая теоретическая логическая схема и варианты практических схем. На второй стадва в разрабатываемую логическую систему (а) были введены реальные электронные схемы в нсследовзно, лает лн какое-либо нреамущество нспользовзвае сигналов пмзкого п вмсокого уровней (б). На третьей стадии, еслв линни связи между блокамв содержат точки с несогласованнымв полярностями, в соответстаующне панна вводятся внверторы (з). Првктнкв показывает, что нмеющнйся арсенал злектронвых схе» обеспечивает много различных решений, аз которых только одно алн два ввляетсв минимальным.

Продолжение рис. 2.34 Для поиска оптимальных решений следует использовать ЭВМ. Из а видно, что символю по спецификации шизрес согласуются с символами по спецификации мэк. здесь рассматривается схема с положительной логикой. Как следует ив д, зту схему можно преобразовать и в схему с отрицательвой логикой. Глава 2 с помощью инвертора (рис. 2.34, в). Кроме того, здесь можно применять такие комбинации, как А(С) и А~И), а также А(Ц и А7Н). Эти комбинации эквивалентны по полярности сигналов и тогда возможна непосредственная гальваническая связь. Функции И и ИЛИ физически подобны друг другу, так как функция И реализуется с помощью схемы И-НЕ для входных сигналов высокого уровня, а функция ИЛИ вЂ” с помощью схемы ИЛИ-НЕ для сигналов низкого уровня. Эти две схемы электрически эквивалентны.

С точки зрения применяемых обозначений для данных логических схем можно отметить следующее. В теоретической схеме знаки отрицания помещаются обычно на входах. Поэтому в такой схеме не встречаются наименования сигналов с чертой отрицания. Эти сигналы подразумеваются внутри функционального блока, если логическому входу предшествует знак отрицания (кружок).

Наличие этого знака свидетельствует о том, что необходимо использовать переменную с отрицанием. В практической схеме отрицание является результатом инверсии логического уровня напряжения. Функция инверсии используется также для согласования сигналов. Если, несмотря на наличие отрицания, нам требуется логический высокий уровень напряжения, а в нашем распоряжении имеется только сигнал низкого уровня, то приходится использовать инверсию. Аналогичная ситуация наблюдается при преобразовании сигнала высокого уровня в сигнал низкого уровня. Если в выходной линни связи соответствующая переменная имеет значение «истина» при сигнале низкого уровня, потребуется индикатор полярности, расположенный около соответствующего выхода.

При отсутствии этого индикатора переменная будет иметь значение «нстина» при сигнале высокого уровня. Этот прием используется н по отношению ко входам. Если для какого-то входа значение «истина» имеют сигналы низкого уровня, это видно из на.личия индикаторов полярности около соответствующего входа, который имеет низкий уровень напряжения. Чтобы получить сигнал высокого уровня при «истинном» входе, не следует помещать индикатор полярности около этого входа.

В этом случае мы имеем дело с Н-входом. Отсюда можно сделать вывод о том, что тип согласования сигналов можно распознавать по наличию индикаторов полярности как в начале, так и в конце соответствующей сигнальной линии связи. Если же необходимо, чтобы имеющийся сигнал использовался как отрицание, ситуация будет несколько другой. .Допустим, что на выходе мы должны иметь сигнал А(Ц, а на -вход подается сигнал А(Ц.

Очевидно, что из-за того, что Элементарные логические схемы А(Е) =А(Н), можно оставить только один из индикаторов полярности на входе. Если на выходе требуется обеспечить сигнал А(Н), а на соответствующем входе — сигнал А(Н), то около этого входа помещают индикатор полярности. Это связано с тем, что А(Н) совпадает с А(Е). Итак, если при осуществлении связи между двумя функциями индикаторы полярности появляются около входа и около выхода, имеет место согласование сигналов. Если же на линии действует только один индикатор полярности, речь идет об отрицании'>.

Характеристики

Список файлов книги