Синтез комбинационно - цифровых устройств (КЦУ)

Учебные вопросы:

1. Минимизация структурных формул.

2. Синтез КЦУ

1-й учебный вопрос:

Минимизация структурных формул

Минимизация структурных формул осуществляется 2 способами:

1. Аналитический (математический), который обеспечивает минимизацию структурной формулы с большим количеством аргументов X_i.

2. Табличная минимизация структурной формулы, например карты Карно. Этот способ обеспечивает минимизацию для количества аргументов

не более 5.

1) Аналитический способ анализа структурных формул.

Основные соотношения и правила Булевой алгебры

Правила:

1. Перемещения: X₂vX₁=X₁vX₂ , X₂X₁=X₁X₂

2. Поглощение: X₁ v X₁X₂=X₁(1 v X₂)=X₁

v = X₂ ( X₁ ) = X₂

3. Правило де Моргана:

Правило де Моргана применяется для перехода от классического базиса И-ИЛИ-НЕ к базису И-НЕ (AND-NOT):

Или к базису ИЛИ-НЕ (OR-NOT):

=

Табличный способ минимизации структурных формул с использованием карты Карно.

Сокращенная запись таблицы истинности

;

где 3,5,6,7 – номера единичных наборов таблицы истинности.

Минимизация структурно формулы в СДНФ имеет вид:

Y=(X₂X₁) v (X₃X₁ ) v (X₃X₂)

Схема устройства имеет вид:

Запишемформулу в базисе АND-NOT. Для этого введем два отрицания справа от знака равенства в формуле и применим правило де Моргана:

Y=(X₂X₁) v (X₃X₁ ) v (X₃X₂)

Домашнее задание:Вычертить схему мажоритарного устройства в базисе 2AND-NOT. На практике в ПЛИС используются только ЛЭ 2AND-NOT.

Обратите внимание, как использовать только ЛЭ 2AND-NOT вместо 3AND-NOT (лестничная схема включения).

Синтез сумматора по модулю 2 (устройство неравнозначности).

Логическая функция сумматора по модулю 2 Y=1,если значения входных сигналов X_i неравнозначны и Y=0,если значения входных сигналов X_i равнозначны.

Применяется сумматора по модулю 2 в арифметических устройствах и в устройствах управления.

Таблица истинности для сумматора по модулю 2:

№наб.	X2	X1	Y

СДНФ: V

В базисе И-НЕ (итоговая формула):

Домашнее задание: Записать формулу в СКНФ, перейти в базис 2AND-NOT и вычертить схему в базисе 2AND-NOT.

Синтез КЦУ на 4 входа и один выход с использованием карты Карно

Сокращенная запись таблицы истинности.

Опасные состязания сигналов в ЦУ

Инерционность ЛЭ приводит к тому, что выходные сигналы предыдущих ЛЭ поступают на вход после ЛЭ неодновременно. По этой причине происходят ложные срабатывания ЛЭ (ошибки).

Например, в представленной схеме на вход ЛЭ₂ сигналы Y₀ иX₂ приходят неодновременно, так происходит задержка сигнала X₁ при прохождении через ЛЭ₁.

Демонстрация работы схемы.

Меры борьбы: синхронизация срабатывания микросхем.

Лекция 3