Синтез логических устройств в заданном базисе логических элементов.

До сих пор для построения структуры логических устройств мы пользовались функционально полной системой логических элементов, реализующих три основные логические операции И, ИЛИ, НЕ. Однако на практике, с целью уменьшения номенклатуры используемых микросхем, часто пользуются функционально полной системой логических элементов в составе двух, выполняющих операций И-НЕ, ИЛИ-НЕ. Любую ФАЛ можно записать в заданном базисе логических элементов. Если задан базис И-НЕ, то путем двойного инвертирования исходного выражения или его части и применения теорем Де-Моргана ФАЛ приводиться к виду, содержащему только операции логического умножения и инвертирования. Если же задан базис ИЛИ-НЕ, исходную ФАЛ теми же приемами приводят к виду, содержащему только операции логического сложения и инверсии. Далее логическое выражение записывается через условные обозначения выбранных операций.

Например, исходная ДНФ в базисе И-НЕ имеет вид:

Пример

Сведения об интегральных логических микросхемах.

Комбинационные устройства в виде интегральных микросхем широко используют в цифровой электронике в качестве сумматоров, шифраторов, дешифраторов, мультиплексоров, демультиплексоров, компараторов (устройств сравнения) и т. п.

Схемотехника логических микросхем основывается на преимущественном применении логических элементов универсального типа: И—НЕ и ИЛИ—НЕ. В качестве примера на рис. 13.3 показаны типичные для отечественной микроэлектроники функциональные схемы элементарных логических операций И, ИЛИ и НЕ (рис. 13.3, а, б, в), реализуемые на базовом элементе И—НЕ. По аналогичной методике можно выполнить указанные операции и на базовом элементе ИЛИ—НЕ.

Функциональная полнота базовых элементов позволяет в микросхемах одной серии реализовать логические устройства самого различного применения. Например, логические микросхемы серии 555 с базовым элементом И—НЕ насчитывают многие десятки наименований.

Параметры логических микросхем регламентируются ГОСТ 18683—73 и включают большое число показателей, основными из которых являются следующие:

уровни напряжений, обеспечивающие значения логических 0 и 1. Эти напряжения, обозначаемые соответственно и должны существенно различаться для предотвращения ложных переключений;

помехоустойчивость, оцениваемая наибольшим значением напряжения помехи U_{пом max}, при котором не происходит изменений на выходе (ложных срабатываний);

потребляемый ток I_nm (мощность P_nm);

время задержки t_з при переключениях логического устройства из одного состояния в другое, обусловливающее его быстродействие

Рис. 13.3. Реализация логических операций И (а), ИЛИ (6), НЕ (в) на элементах И—НЕ