ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ

Цель работы: Приобретение практических способностей синтеза цифровой схемы; проверки работоспособности синтезированной схемы; описания работы цифровой схемы при помощи диаграммы; реализации цифровой схемы на данном наборе ЛЭ.

Контрольные вопросы

1. Как можно обрисовать метод преобразования входных сигналов в выходной?

На практике нередко требуется синтезировать схему по данному логическому выражению.

Синтезируем цифровую схему, работа которой описывается ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ логическим выражением

2. Нарисуйте УГО базисного ЛЭ И-НЕ, напишите его таблицу истинности и логическое выражение, которым описывается его работа.

Базисный ЛЭ И-НЕявляется композицией ЛЭ И и НЕ.

На выходе базисного ЛЭ И-НЕ (набросок 2.1) сигнал уровня 0 будет в этом случае, когда на всех его входах находится сигнал уровня 1.

Х ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ1 Х2 F

а) - УГО б) – таблица истинности в) – диаграмма работы
Набросок 2.1 – Логический элемент И-НЕ

3. Нарисуйте УГО базисного ЛЭ ИЛИ-НЕ, напишите его таблицу истинности и логическое выражение, которым описывается его работа.

Базисный ЛЭ ИЛИ-НЕявляется композицией ЛЭ Либо и НЕ.

На выходе базисного ЛЭ ИЛИ-НЕ (набросок 2.2) сигнал ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ уровня 1 будет исключительно в том случае, когда на обоих его входах находится сигнал уровня 0.

Х1 Х2 F

а) - УГО б) – таблица истинности в) – диаграмма работы
Набросок 2.2 – Логический элемент ИЛИ-НЕ

4. Напишите аксиому Де-Моргана.

Для приведения логического выражения к базисному ЛЭ И-НЕ либо базисному ЛЭ ИЛИ ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ-НЕ употребляются 1-ая и 2-ая аксиомы Де-Моргана, правило двойного отрицания и правило повторения.

1-ая аксиома Де-Моргана:
2-ая аксиома Де-Моргана:

5. Напишите правила повторения и отрицания.

Правило двойного отрицания:
Правило повторения: Х * Х = Х Х + Х = Х

6. Нарисуйте схемы ЛЭ Либо на базисных ЛЭ И-НЕ и ИЛИ ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ-НЕ.

Преобразование функции Либо к базисному ЛЭ И-НЕ осуществляется при помощи аксиомы Де-Моргана (набросок 2.3.а).

Преобразование функции Либо к базисному ЛЭ ИЛИ-НЕ осуществляется согласно правилу двойного отрицания (набросок 2.4.б).

а) б)
Набросок 2.3 – Преобразования функции Либо к базисному ЛЭ И-НЕ (а) и базисному ЛЭ ИЛИ-НЕ (б ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ)

7. Нарисуйте схемы ЛЭ И на базисных ЛЭ И-НЕ и ИЛИ-НЕ.

Преобразования функции И к базисным ЛЭ ИЛИ-НЕ и И-НЕ представлены на рисунке 2.4.

а) б)
Рис.2.4 – Преобразования функции И к базисному ЛЭ ИЛИ-НЕ (а) и базисному ЛЭ И-НЕ (б)

8. Какие модели представления цифровых ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ схем применяются при разработке цифрового прибора?

При разработке цифрового прибора употребляются модели представления цифровых схем: логическая модель; модель с временными задержками; модель с учетом электронных эффектов (либо электронная модель).

Логическая модель применима для всех цифровых схем, в каких быстродействие не принципно.

Модель с временными задержками учитывает задержки срабатывания ЛЭ. Ее применение нужно ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ для схемотехнической разработки всех быстродействующих устройств и для проверки варианта одновременного конфигурации нескольких входных сигналов.

Электронная модель учитывает входные и выходные токи, входные и выходные сопротивления и емкости частей. Эту модель нужно использовать при объединении нескольких входов и выходов, при передаче сигналов на огромные расстояния и т.д.

Личное ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ задание

1. Составим таблицу истинности для функции F.

Tаблицa истинности 2.1

X1 X2 X3 F

2. Дорисовать временную диаграмму значения функции F.

Таблица 2.2 – Варианты личного задания

№ вар. Функция Диаграмма

3. Нарисовать логическую схему, реализующую заданную функцию , используя ЛЭ И; Либо; НЕ.

Осуществим проверку схем, проверим комбинацию

X1 X2 X3 F

Набросок 2.5 – Логическая схема, реализующая функцию

4. Привести ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ функцию F к базисным ЛЭ И-НЕ (функция F1) и ЛЭ ИЛИ-НЕ (функции F2) при помощи алгебры логики, представив всю последовательность преобразований.

Приведем функцию F к базисным ЛЭ 3И-НЕ:

Приведем функцию F к базисным ЛЭ 3ИЛИ-НЕ

5. Пользуясь справочной литературой, выполнить выбор ИС, привести их УГО, характеристики ИС ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ в табличном виде.

Избираем микросхему К155ЛА4, которая имеет три логических элемента "3И-НЕ"

Набросок 2.6– Условное графическое обозначение микросхемы K155ЛА4

Микросхема K155ЛН1 имеет 6 логических частей "НЕ"

Набросок 2.7– Условное графическое обозначение микросхемы K155ЛН1

Микросхема K155ЛE4 имеет четыре логических элемента "3ИЛИ-НЕ"

Набросок 2.7– Условное графическое ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ обозначение микросхемы K155ЛE4

Таблица 2.3 – Электронные свойства ИМС ТТЛ-серии К155

Напряжение питания Uпит = ± 5В
Входное напряжение U0макс = 0,8В, U1мин = 2,0В
Выходное напряжение U0макс = 0,4В, U1мин = 2,4В
Входной ток (уровень L) I0макс = – 1,6мА (ток вытекает)
Входной ток (уровень H) I1макс = 0,04мА (ток втекает ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ)
Наибольшее значение тока недлинного замыкания Iк.з. макс = 55мА
Малое значение тока недлинного замыкания Iк.з. мин = 18мА
Задержка распространения сигнала tзад = 9нс
Время нарастания t0,1 = 22нс
Время спада t1,0 = 15нс

6. Используя избранные ИС, нарисовать принципные схемы, реализующие функции F1 и F2, руководствуясь требованиями ЕСКД к оформлению принципных схем ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ.

Набросок 2.9– Принципная схема, реализующая функцию

на микросхемах K155ЛА4 и K155ЛН1

Набросок 2.10– Принципная схема, реализующая функцию на микросхеме K155ЛE4.

7. Для разработанных принципных схем высчитать значения τзд р ср общ , Iвых , Pпот .

Для принципной схемы, реализующую функцию на микросхемах K155ЛА4 и K155ЛН1 рассчитаем значения τзд р ср общ ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ , Iвых , Pпот.

Средняя задержка распространения сигнала 1-го ЛЭ будет равна:

τзд р срЛЭ = (t10зд р + t01зд р)/2 = (15+22) /2 = 18.5 нс.

Разглядим цепочки поочередно включенных ЛЭ функции в схеме (набросок 2.9).

Задержка в схеме заносит DD1.1, DD2 и DD1.6 элемент.

τзд р ср общ. = τзд р срDD1.1 + τзд р срDD ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ2+ τзд р срDD1.6 =3*18.5 = 55.5 нс.

Определим выходные токи (I0вых, I1вых) охарактеризовывают нагрузочную способность ЛЭ.

I0вых DD1.1 = I0вх DD2=1.6·10-3=1.6мА

I1вых DD1.1 = I1вх DD2=0.04мА

Cредняя потребляемая мощность ЛЭ рассчитывается по формуле:

Токи употребления микросхемы DD2 К155ЛА4 в состоянии логического «0» и «1»

Cредняя потребляемая мощность применяемого ЛЭ ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ DD2:

Cредняя потребляемая мощность не применяемого ЛЭ DD2:

Токи употребления микросхемы DD1 К155ЛН1 в состоянии логического «0» и «1»

Cредняя потребляемая мощность применяемого ЛЭ микросхемы DD1 К155ЛН1:

Cредняя потребляемая мощность не применяемого ЛЭ микросхемы DD1 К155ЛН1:

Мощность, потребляемая микросхемой DD1 от источника питания:

Мощность, потребляемая микросхемой DD2 от ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ источника питания:

где -количество применяемых логических частей.

-количество не применяемых логических частей.

Мощность, потребляемая схемой от источника питания:

Разглядим функцию на микросхеме K155ЛE4. (набросок 2.10).

Средняя задержка распространения сигнала 1-го ЛЭ будет равна:

τзд р срЛЭ = (t10зд р + t01зд р)/2 = (15+22) /2 = 18.5 нс.

τзд р ср общ. = 1·τзд ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ р срDD1= 1*18.5 = 18.5 нс.

Найти выходные токи (I0вых, I1вых) характеризующие нагрузочную способность ЛЭ не может быть, потому что в схеме, реализующую функцию , употребляется один ЛЭ 3ИЛИ-НЕ .

Токи употребления микросхемы К155ЛЕ4 в состоянии логического «0» и «1»

Cредняя потребляемая мощность применяемого ЛЭ микросхемы К155ЛЕ4:

Cредняя потребляемая мощность не применяемого ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ЛЭ микросхемы К155 ЛЕ4:

Мощность, потребляемая микросхемой DD1 от источника питания:

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а №3


prosim-vzyat-s-soboj-ruchku-bibliyu-i-konspekt.html
prosite-i-dano-budet-vam.html
prosklonyajte-chislitelnie-1784-j-362.html