4. Понятие о системе элементов

Анализ и синтез логических цепей производится на основе математического аппарата алгебры логики, или булевой алгебры. Переменные здесь могут принимать только одно из двух значений: 0 или 1. Над переменными могут производиться три основных действия: логическое сложение, логическое умножение и логическое отрицание, что соответствует логическим функциям ИЛИ, И, НЕ.

Логическое сложение (дизъюнкция) обозначается символом "+" или V (первая буква латинского слова vel-или). В качестве примера цепи, реализующей: функцию ИЛИ, можно привести параллельное соединение замыкающих контактов нескольких реле. Цепь, в которую входят эти контакты, будет замкнута, если сработает хотя бы одно реле рис. 2. Таким образом, логическая сумма равна единице тогда, когда равно единице одно или несколько слагаемых:

Логическое умножение (конъюнкция) обозначается точкой или символом ^ либо вообще в буквенных выражениях никак не обозначается. Функцию И реализуют, например, соединенные последовательно замыкающие контакты нескольких реле. Цепь в этом случае будет замкнута только тогда, когда сработают все реле рис. 3:

Логическое отрицание (инверсия) обозначается чертой над обозначением аргумента. Моделью ячейки, реализующей функцию НЕ, может служить размыкающий контакт реле. При срабатывании реле цепь, в которую входит такой контакт, будет размыкаться. Таким образом, инверсия единицы равна нулю, инверсия нуля - единице, а двойная инверсия не изменяет значения переменной: 0=1; 1=0; 0=0; 1=1.

5. Интегральные комплексы элементов (ртл, дтл, ттл и др.)

В любом, сколь угодно сложном, цифровом устройстве в интегральною исполнении может быть найдено достаточно большое число часто повторяющихся относительно простых схем, реализующих простую логическую функцию. Такие схемы могут выпускаться самостоятельно в составе любой серии цифровых ИМС и называются обычно базовые логическими элементами, или базовыми модулями. Логическими функциями, которые реализуются базовыми модулями, являются обычно "И-НЕ" либо "ИЛИ-НЕ”.

Однако всеобъемлющим и широко применяемым на практике является разделение, учитывающее технологические, конструктивные особенности и элементную базу схем, на следующие типы:

транзисторные логические элементы с непосредственными связями (НСТЛ);

транзисторные логические элементы о резистивными связями (РТЛ1, РТЛ2, РЕТЛ);

диодно-транзисторные логические элементы (ДТЛ);

транзисторно-транзисторные логические элементы (ТТЛ);

диодно-транзисторные и транзисторно-транзисторные логические элементы с диодами и транзисторами Шоттки (ДТЛШ и ТТЛШ);

логических элементы на комплементарных МОП транзисторах (КМОПТЛ).

Из перечисленных типов цифровых ИМС НСТЛ и РТЛ устарели и уже не выпускаются промышленностью. Применение ДТП очень ограничено. Широко применяются логические схемы типа ТТЛ, ЭСТЛ, МОПТЛ, КМОПТЛ, И2Л, которые и служат элементной базой современных сложных цифровых интегральных схем.

Основными параметрами логических элементов (базовых модулей), как и цифровых интегральных схем вообще, являются следующие:

1. Величина и число источников питания.

2. Мощность, потребляемая одним элементом - P пот.

3. Коэффициент объединения по входу K об. Представляет собой максимальное число входов, которые может иметь элемент заданного типа.

4. Коэффициент разветвления по выходу - К раз. Представляет собой число входов интегральных схем серии, которые могут быть подключены к выходу элемента без нарушения его нормальной работы. Характеризует нагрузочную способность схемы.

5. Быстродействие. Оценивается как среднее время задержки распространения сигнала t зд, р, ср (рис .1).

6. Работа переключения. Представляет собой произведение потребляемой мощности на среднее время задержки:

7. Помехоустойчивость схем. Различают статическую и динамическую помехоустойчивость.