Funkcje logiczne X = A B AND. K.M.Gawrylczyk /55

Transkrypt

1 Układy cyfrowe

2 Funkcje logiczne AND A B X = A B... 2/55

3 Funkcje logiczne OR A B X = A + B NOT A A... 3/55

4 Twierdzenia algebry Boole a A + B = B + A A B = B A A + B + C = A + (B+C( B+C) ) = (A+B( A+B) ) + C A B C = (A B) C = A (B C) A (B + C) = A B + A C A + (B C) = (A + B) (A + C) Prawo przemienności Prawo przemienności Prawo łączno cznościci Prawo łączno cznościci Prawo rozdzielczości ci Prawo rozdzielczości ci A = A... 4/55

5 Twierdzenia algebry Boole a A + = A = A A + = A A = A + A = A A A = A A + A = A A =... 5/55

6 Twierdzenia algebry Boole a A A (A + B) = A A + (A B) = A A ( + B) = A B A + ( A B) = A + B A B + A C = A (B + C) (A + B) (A + C) = A + (B C) A B + B C + A C = A B + A C (A+ B) (B+ C) (A+ C) = (A+ B) (A+ C)... 6/55

7 Twierdzenia algebry Boole a A B + A B = B (A + B) (A + B) = B A + B + C +...= A B C... A B C...= A + B + C +... Prawo de Morgana Prawo de Morgana... 7/55

8 Bramki Trzywejściowa bramka AND A B C X = A B C... 8/55

9 Bramki Trzywejściowa bramka OR A B C X = A B C... 9/55

10 Bramka NOT A A... /55

11 Bramka NAND A B C X = A B C... /55

12 Bramka NOR A B C X = A+B+C... 2/55

13 Bramka ExOR A B X = A + B... 3/55

14 Układy TTL W technice TTL są produkowane obecnie następujące serie: podstawowa 74 Schottky ego 74S (ang. Schottky) Schottky ego małej mocy 74LS (ang. Low power Schottky) szybka 74F (ang. Fast) ulepszona Schottky ego małej mocy 74ALS (ang. Advanced Low power Schottky) ulepszona Schottky ego 74AS (ang. Advanced Schottky)... 4/55

15 Parametry układ adów w TTL Napięcie zasilające +5V (+4,75V do +5,25V) Sygnał wyjściowy: H > 2,4V L <,4V Sygnał wejściowy: H > 2,V L <,8V Fan Out (obciąŝalność wyjściowa) Współczynnik dobroci: 5- (D = t p P) Czas przełączania (częstotliwość): TTL (35 MHz) TTL-L ( MHz) x mniejszy pobór mocy w stosunku do TTL TTL-H (58 MHz) TTL-F (25 MHz) TTL-S (25 MHz) diody Schottky'ego 2x pobór mocy TTL-LS (4 Mhz) trochę mniejszy pobór mocy... 5/55

16 Bramka NAND A B F... 6/55

17 Bramka NAND w stanie wysokim i niskim... 7/55

18 Przełą łączanie bramki NAND... 8/55

19 ZaleŜno ność strat od częstotliwo stotliwości... 9/55

20 Schemat bramki NAND z otwartym kolektorem... 2/55

21 Schemat bramki NAND Schottky ego... 2/55

22 Diody Schottky ego Dioda Schottky'ego stanowi w większości wypadków alternatywę dla diod germanowych, gdy niezbędne jest niskie napięcie progowe. Wynosi ono ok.,4 V. Diody te działają na nośnikach większościowych, odznaczają się zatem bardzo krótkimi czasami przełączania i nadają się doskonale do zastosowań w układach o bardzo wysokiej częstotliwości i układach przełączających. Diody Schottky'ego są powszechnie stosowane w zakresie częstotliwości do GHz. NaleŜy zwracać uwagę na warunki pracy tych diod, poniewaŝ przy wzroście temperatury od 25 do º C, prąd wsteczny moŝe wzrosnąć nawet stukrotnie /55

23 Schemat bramki NOR... 23/55

24 Schemat bramki NOT... 24/55

25 Układy CMOS Napięcie zasilające 3-5V (-,5 +8V) Dla zasilania 5V: Sygnał wyjściowy: H > 4,95 L <,5 Sygnał wejściowy: H > 3,5 L <,5 Dla zasilania 5V: Sygnał wyjściowy: H > 4,95 L <,5 Sygnał wejściowy: H > L < 4 Czas Przełączania: ok MHz Fan Out: 5 Współczynnik dobroci:,-, /55

26 Sprzęganie układ adów w TTL i CMOS Układ z: a) kluczem tranzystorowym, b) rezystorem podciągającym... 26/55

27 Przerzutniki... 27/55

28 Przerzutniki Wejścia: zegarowe C programujące: set S i reset R... 28/55

29 Asynchroniczny przerzutnik RS R S Q n Q n+?? Zbudowany jest z dwóch bramek NOR, stan zmienia się natychmiast... 29/55

30 Synchroniczny przerzutnik RS Q n+=s n+rnqn R S Q n Q n+?? Na wejścia S, R podaje się odpowiednie stany. Po wystąpieniu impulsu zegarowego następuje zmiana stanu przerzutnika.... 3/55

31 Synchroniczny przerzutnik RS schemat logiczny wykres czasowy symbol graficzny R CLK S Q Q CLK S R Q R CLK S Q Q... 3/55

32 Synchroniczny przerzutnik JK Q n+=jnq n+knqn J K Q n Q n+ Stan J= i K= jest dozwolony i powoduje zmianę stanu wyjścia na przeciwny... 32/55

33 Przerzutnik D D Q n Q n+ Q = D n+ n... 33/55

34 Przerzutnik D schemat logiczny tablica prawdy symbol graficzny D CLK S CLK R Q Q D CLK Q n+ Q n Q n D CLK Q Q... 34/55

35 Przerzutnik T T Q n Q n+ Q n+=tnq n+tnq n = T n Qn... 35/55

36 Przerzutnik T schemat logiczny tablica prawdy symbol graficzny T CLK J CLK K Q Q T T Q n+ Q n Q n CLK Q Q... 36/55

37 Kombinacyjne układy cyfrowe... 37/55

38 Sumator z bramkami AND + Ex-OR Schemat logiczny tablica stanów symbol graficzny A B S A B C S A B C C Σ S... 38/55

39 Sumator jednobitowy - dodawanie trzech bitów A B Y i = A i + B i + C i C i+ Σ C i C i+ = A i B i + A i C i + B i C i Y A i B i A i B i C i C i Y i+ C i /55

40 Komparator Schemat logiczny symbol graficzny A > B A B A = B A B III A>B A=B A<B A < B... 4/55

41 Liczniki Układ sekwencyjny... 4/55

42 Licznik asynchroniczny modulo 8 a )schemat połączeń b) przebiegi czasowe c) tablica stanów... 42/55

43 Dzielniki Ogólny schemat realizacji dzielników przez 2n /55

44 Dzielnik przez 3 a) schemat połączeń b) przebiegi czasowe w układzie... 44/55

45 Dzielnik przez 4 a) schemat połączeń b) przebiegi czasowe w układzie... 45/55

46 Scalony licznik asynchroniczny /55

47 Scalony licznik asynchroniczny 749 b) przebiegi czasowe w układzie, gdy sygnał wejściowy podano na wejście A c) przebiegi czasowe w układzie, gdy sygnał wejściowy podano na wejście BD... 47/55

48 Multipleksery Sposób połączenia dwóch multiplekserów... 48/55

49 Demultipleksery Demultiplekser: a) symbol ogólny b) schemat układu /55

50 Scalone przerzutniki monostabilne Przerzutnik monostabilny 742: a) schemat b) zasada działania c) przebiegi czasowe... 5/55

51 Komparator A = a 3 a 2 a a B = b 3 b 2 b b A = B A < B A > B... 5/55

52 Komparator a 3 b 3 a 2 b 2 a b A = a 3 a 2 a a B = b 3 b 2 b b A eq B = i 3 i 2 i i ik = ak bk a b A < B = A eq B + A gt B A > B = a b + i a b i i a b + i i i a b a k b k A < B, gdy a k =, b k = A > B, gdy a k =, b k =... 52/55

53 Prosty rejestr Rejestr zbudowany z przerzutników ładowanie (load) i pamiętanie... 53/55

54 Rejestr przesuwający... 54/55

55 Koniec wykładu... 55/55