- •Изучение принципов синтеза и анализа простейших логических схем
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Таблица истинности цифровой схемы
- •1.2. Синтез схемы по заданному логическому выражению
- •1.3. Реализация цифровых схем на базовых лэ
- •1.3.1. Реализация цифровой схемы на базовом лэ и-не
- •1.3.2. Реализация цифровой схемы на базовых лэ или-не
- •1.4. Особенности проектирования цифровых схем
- •1.5. Общие требования к оформлению схем
- •2. Самостоятельная подготовка к выполнению лабораторной работы
- •2.1. Контрольные вопросы
- •2.2. Индивидуальное задание
- •3. Порядок выполнения лабораторной работы
1.3. Реализация цифровых схем на базовых лэ
В цифровой электронике имеется набор ЛЭ, реализующих функции, с помощью которых могут быть получены все остальные функции булевой алгебры (конъюнкция, дизъюнкция, инверсия). К таким элементам относятся элементы И-НЕ и ИЛИ-НЕ имеющие по 2 входа. Эти элементы называются базовыми.
Базовый ЛЭ И-НЕ является комбинацией ЛЭ И и НЕ.
|
На выходе базового ЛЭ И-НЕ (рисунок 1.4) сигнал уровня 0 будет в том случае, когда на всех его входах присутствует сигнал уровня 1.
|
|
|
|||||||||||||||
а) – УГО |
б) – таблица истинности |
в) – диаграмма работы |
|||||||||||||||
Рисунок 1.4 – Логический элемент И-НЕ |
Базовый ЛЭ ИЛИ-НЕ является комбинацией ЛЭ ИЛИ и НЕ.
|
На выходе базового ЛЭ ИЛИ-НЕ (рисунок 1.5) сигнал уровня 1 будет только в том случае, когда на обоих его входах присутствует сигнал уровня 0.
|
|
|
|||||||||||||||
а) – УГО |
б) – таблица истинности |
в) – диаграмма работы |
|||||||||||||||
Рисунок 1.5 – Логический элемент ИЛИ-НЕ |
Схемотехнически любая цифровая схема может быть выполнена только на базовом ЛЭ И-НЕ, или только на базовом ЛЭ ИЛИ-НЕ.
Для приведения логического выражения к базовому ЛЭ И-НЕ или базовому ЛЭ ИЛИ-НЕ используются первая и вторая теоремы Де-Моргана, правило двойного отрицания и правило повторения.
Первая теорема Де-Моргана: |
|
Вторая теорема Де-Моргана: |
|
Правило двойного отрицания: |
|
Правило повторения: |
Х * Х = Х Х + Х = Х |
Преобразование функции ИЛИ к базовому ЛЭ И-НЕ осуществляется с помощью теоремы Де-Моргана (рисунок 1.6.а).
Преобразование функции ИЛИ к базовому ЛЭ ИЛИ-НЕ осуществляется согласно правилу двойного отрицания (рисунок 1.6.б).
|
|
|
|
а) |
б) |
Рисунок 1.6 – Преобразования функции ИЛИ к базовому ЛЭ И-НЕ (а) и базовому ЛЭ ИЛИ-НЕ (б) |
Преобразования функции И к базовым ЛЭ ИЛИ-НЕ и И-НЕ представлены на рисунке 1.7.
|
|
|
|
а) |
б) |
Рисунок 1.7 – Преобразования функции И к базовому ЛЭ ИЛИ-НЕ (а) и базовому ЛЭ И-НЕ (б) |
Функция НЕ реализуется на базовом ЛЭ И-НЕ или базовом ЛЭ ИЛИ-НЕ объединением их входов с использованием соответствующего правила повторения.
Преобразования функции НЕ (инверсия) к базовому ЛЭ И-НЕ и базовому ЛЭ ИЛИ-НЕ представлены на рисунке 1.8.
|
|
|
|
а) |
б) |
Рисунок 1.8 – Преобразования функции НЕ к базовому элементу И-НЕ (а) и базовому элементу ИЛИ-НЕ (б) |