5 Элементы цифровой электроники

Целью работы является изучение методов анализа и синтеза ряда функциональных узлов цифровой электроники и экспериментальное исследование законов их функционирования

5.1 Задание

1.1.Ознакомиться с основами булевой алгебры: булевыми переменными, функциями, основными операциями.

1.2 .Изучить принцип действия базовых логических элементов, провести анализ схемы универсального элемента И-НЕ.

1.3. Ознакомиться с алгоритмами анализа и синтеза комбинационных логических схем.

1.4. Провести синтез нескольких комбинационных схем по заданию преподавателя и проверить их работу экспериментально.

1.5. Построить таблицу переходов асинхронного -триггера и проверить его работу экспериментально.

1.6. Оформить отчет о проделанной работе.

5.2 Теоретическая часть

5.2.1 Аналоговые и цифровые электрические сигналы

Сигнал– это физический процесс или явление, несущее сообщение (информацию) о каком-либо событии, состоянии объекта наблюдения, либо передающий команды управления, указания, оповещения и т.д. В электрическом сигнале материальным носителем информации является ток, напряжение или электромагнитные волны.

Большинство физических процессов наиболее просто преобразуются именно в электрические сигналы с помощью различных датчиков: например, речь и музыка – с помощью микрофона, изображение – с помощью электронно-лучевой трубки, температура – с помощью термопары и т.д.

Таким образом, параметры электрических сигналов на выходе датчиков аналогичны соответствующему физическому процессу, поэтому такие сигналы называются аналоговыми.

Большинство физических процессов протекают во времени непрерывно и принимают любые значения из определенного интервала величин. Поэтому простейшей математической моделью аналогового сигнала является подходящая непрерывная функция времени, например, или .

При этом временном представлении сигналов преобразования аналоговых сигналов радиоэлектронными схемами математически описываются операциями обычной математики, то есть математики непрерывной переменной.

Для передачи и обработки информации, содержащейся в аналоговых сигналах, в настоящее время широко используются дискретные, а, именно, двоичные цифровые сигналы, что повышает помехоустойчивость и пропускную способность радиоэлектронных систем.

Двоичный n-разрядный цифровой сигнал – это совокупность (набор) постоянных напряжений двух разрешенных величин – (уровней): низкого , обычно близкого к нулю и высокого , отличного от нуля. В положительной логике низкий уровень называется логическим нулем, а высокий – логической единицей.

Очевидно простейшей математической моделью -разрядного цифрового сигнала является -разрядное число в двоичной системе счисления. Можно сказать также, что двоичный цифровой сигнал – это электрический код двоичного числа, или просто двоичный код.

Для одновременной передачи разрядов цифрового сигнала ( напряжений) требуется линия связи (одна линия добавлена для общего провода).

Совокупность +1 линий связи, по которым передается цифровой сигнал, называется шиной (магистралью). Очевидно на каждой -той паре линий шины напряжение в любой момент времени будет равно

(1)