НЕ, И, ИЛИ

Основы цифровой
схемотехники .
Формальный аппарат описания логической
стороны процессов в цифровых устройствах.
Набор трех логических функций: НЕ, И, ИЛИ
называют булевским или булевым базисом.
Алгебра логики
Y a
Функция НЕ
Вход
Выход
0
1
1
0
Y  ab
Y  a b
Вход 1 Вход 2 Выход И Выход И-НЕ
Выход ИЛИ Выход ИЛИ-НЕ
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
0
1
0
Функции И ИЛИ
Реализация смешивания
двух сигналов
• Комбинационные микросхемы выполняют более
сложные функции, чем простые логические элементы.
• Комбинационные микросхемы, как и логические
элементы, не имеют внутренней памяти, уровни их
выходных
сигналов
определяются
текущими
уровнями входных сигналов.
• Комбинационные микросхемы внутри построены из
простейших логических элементов.
Функциональные элементы
цифровой техники
Входы
Выходы
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
1
Дешифратор
Дешифратор
Входы
Выходы
3
2
1
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
х
0
1
0
1
x
х
1
0
1
х
x
х
1
1
Шифратор
Триггеры и регистры являются простейшими
представителями
цифровых
микросхем,
имеющих внутреннюю память.
Выходные сигналы микросхем с внутренней
памятью зависят также еще и от того, какие
входные
сигналы
и
в
какой
последовательности поступали на них в
прошлом, то есть они помнят предысторию
поведения схемы.
Триггеры и регистры
S
R
Q(t+1)
Функция
0
0
х
Запрещенная
комбинация
Триггер
0
1
1
Установка в "1"
1
0
0
Установка в "0"
1
1
Q(t)
Хранение
Классификация триггерных
схем
Основные типы триггеров:
• RS-триггер — самый простой триггер, но редко
используемый;
• JK-триггер имеет самое сложное управление, также
используется довольно редко;
• D-триггер — наиболее распространенный тип
триггера.
Триггеры
Входы
Выходы
-S -R
C
J
K
Q
-Q
0
1
Х
Х Х
1
0
1
0
Х
Х Х
0
1
0
0
Х
Х Х
1
1
1→ 0
1
0
1
0
1
1
1→ 0
0
1
0
1
1
1
1→ 0
0
0
Не изменяется
1
1
1→ 0
1
1
Меняется на
Не определено
противоположное
JK-триггеры
1
1
1
Х Х
Не изменяется
1
1
0
Х Х
Не изменяется
1
1
0→ 1 Х Х
Не изменяется
Входы
D-триггеры
Выходы
-S
-R
C
D
Q
-Q
0
1
Х
Х
1
0
1
0
Х
Х
0
1
0
0
Х
Х
1
1
0→1
1
1
0
1
1
0→1
0
0
1
1
1
0
Х
Не меняется
1
1
1
Х
Не меняется
1
1
1→0
Х
Не меняется
Не определено
Регистр хранения
Регистр сдвига
Счетчики
Входы
Выходы
4
2
1
-EZ
Q
-Q
X
X
X
1
Z
Z
0
0
0
0
D0
-D0
0
0
1
0
D1
-D1
0
1
0
0
D2
-D2
0
1
1
0
D3
-D3
1
0
0
0
D4
-D4
1
0
1
0
D5
-D5
1
1
0
0
D6
-D6
1
1
0
D7
-D7
Мультиплексоры
1
Входы
Выходы
C=0
A1
A0
B1
B0
P
S1
C=1
S0
P S1
S
0
Сумматоры
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
0
1
0
0
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
1
0
1
1
1
1
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
Уровни представления цифровых устройств:
1) логическая моделью;
2) модель с временными задержками;
3) электрическая модель.
Цифровые логические
микросхемы
Типы выводов цифровых схем:
1) выводы питания и общий вывод;
2) выводы входных сигналов;
3) выводы для выходных сигналов.
Цифровые микросхемы
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Коэффициент объединения по входу Коб
Коэффициент разветвления по выходу Краз
Быстродействие
Напряжение высокого U1 и низкого U0 уровней
Пороговые напряжения высокого U1пор и низкого
U0пор уровней
Входные токи I0вх, I1вх
Помехоустойчивость
Потребляемая
мощность
Pпот
или
ток
потребления Iпот
Энергия переключения
Основные параметры
логических элементов
Полупроводниковые элементы, используемые в электронных
схемах:
• проводники, коммутирующие активные элементы;
• вентили, выполняющие логические операции;
• транзисторы (полупроводниковые триоды), предназначенные
для усиления, генерирования и преобразования электрического
тока;
• резисторы, обеспечивающие режимы работы активных
элементов;
• приборы с зарядовой связью (ПЗС), предназначенные для
кратковременного
хранения
электрического
заряда
и
используемые в светочувствительных матрицах видеокамер;
• диоды и др.
Технологии электронных схем
В настоящее время используется следующие технологии
построения логических элементов:
• транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ, TTL);
• логика на основе комплементарных МОП-транзисторов
• (КМОП, CMOS);
• логика на основе сочетания комплементарных МОП- и
биполярных транзисторов (BiCMOS).
Технологии электронных схем
Пример реализации сборок
«И» и «ИЛИ»
Принципиальная
схема транзисторного
ключа
Схема простейшего
ТТЛ-инвертора
ТТЛ логический
элемент 2И-НЕ
Использование
транзисторных ключей
Принципиальная схема ТТЛвентиля с открытым коллектором
Принципиальная схема
устройства, выполняющего
функцию элемента 2ИЛИ-НЕ
Разновидности ТТЛ
логических элементов
Модели выходного каскада ТТЛвентиля с двумя и тремя
состояниями