Tranzystor JFET i MOSFET zas. działania

Transkrypt

1 Tranzystor JFET i MOSFET zas. działania brak kanału v GS =v t (cutoff ) kanał otwarty brak kanału kanał otwarty kanał zamknięty w.2, p. kanał zamknięty

2 Co było na ostatnim wykładzie? Układy cyfrowe Najczęściej układy cyfrowe służą do przetwarzania sygnałów o dwóch poziomach napięć: wysokiego (H high) Binarny (dwójkowy) system liczbowy. niskiego (L low). np..: 2 = Logika dodatnia (w standardzie TTL): 2.4 V 5. V. V.8 V w.2, p.2

3 Co było na ostatnim wykładzie? Algebra Boole'a: Zmienne logiczne przyjmują dwie wartości: prawda (true), fałsz (false) Podstawowe operacje na zmiennych logicznych A i B: Iloczyn logiczny: A*B A AND B Suma logiczba: A+B A OR B Negacja: ~A NOT A Tablica prawdy, np.: AND Prawa de Morgana: A+ B= A B AB= A + B Podział układów cyfrowych: a) kombinacyjne y=f(x), b) sekwencyjne y(tn)=f(x(t),...,x(tn)) Układy kombinacyjne: bramki logiczne (NAND, NOR etc.) w.2, p.3 A B A*B

4 Układ scalony w technice TTL Przekrój: w.2, p.4

5 Co było na ostatnim wykładzie? Bramki logiczne Używając tyko bramek NAND lub tylko bramek NOR można zbudować układ realizujący dowolną funkcję logiczną. Przykłady realizacji podstawowych funkcji logicznych ( NOT, AND, OR ) przy użyciu bramek NAND : w.2, p.5

6 Bramka NAND przykładowy przebieg impulsów Wyjście bramki jest ustawione na, jeśli oba wejścia są. w.2, p.6

7 Bramka NAND przykład zastosowania pr. de Morgana w.2, p.7 AB= A + B

8 Bramka NOR przykładowy przebieg impulsów Wyjście bramki jest ustawione na, jeśli jedno z wejść jest w stanie. w.2, p.8

9 Bramka NOR przykład zastosowanie pr. de Morgana w.2, p.9 A+ B= A B

10 Bramka XOR przykładowy przebieg impulsów Wyjście bramki jest ustawione na, jeśli dokładnie jedno z wejść jest w stanie. w.2, p.

11 Bramka XOR przykład zastosowania Generator bitu parzystości: Parzystość parzysta Dane wysłane. Dane odebrane. w.2, p.

12 kombinacyjny X={x, x2, } Układ Układy kombinacyjne bloki funkcjonalne Układ taki można definiować za pomocą: Tablicy prawdy Symbolu graficznego Równania Boole a w.2, p.2 Y(X)={y, y2, }

13 Układy kombinacyjne przykład Tablica prawdy: Sygnały wejściowe w.2, p.3 Sygnał wyjściowy A B C F 3

14 Układy kombinacyjne przykład Realizacja układu za pomocą bramek AND, OR i NOT: w.2, p.4

15 Układy kombinacyjne przykład Równanie Boole'a: Uwzglądniamy sumę iloczynów wartości zmiennych A, B, C dla których mamy F=. Sygnały wejściowe F= A B C+ A BC + A B C w.2, p.5 A B C Sygnał wyjściowy F

16 Metody upraszczania układów kombinacyjnych (Szukanie minimalnej formuły funkcji boolowskiej) Mapa Karnaugha: F= A B + A B Kod Graya F= A B C+ A B C + A B C F= A B C D+ A B C D+ A B C D w.2, p.6

17 Metody upraszczania układów kombinacyjnych Mapa Karnaugha (reguła ): Rys a8 Jeśli sąsiadujące kwadraty zawierają, to odpowiednie iloczyny różnią się tylko jedną zmienną. W takim przypadku te iloczyny mogą być połączone przez wyeliminowanie tej zmiennej. w.2, p.7

18 Metody upraszczania układów kombinacyjnych Mapa Karnaugha (reguła 2): Gdy zakreślamy grupy, dozwolone jest użycie tej samej jedynki więcej niż jeden raz. w.2, p.8

19 Metody upraszczania układów kombinacyjnych Mapa Karnaugha (reguła 3): Możemy wyeliminować dowolną grupę jedynek, która w całości nakłada się z innymi grupami Metoda map Karnaugha skuteczna dla niewielkiej liczby zmiennych! w.2, p.9

20 Multiplekser Często w praktyce pomiarowej lub obliczeniowej informacja napływa równocześnie z wielu źródeł, a nas interesuje tylko przekaz informacji z jednego z nich. Stosujemy wówczas multiplekser. Multiplekser jest układem logicznym realizującym przepływ informacji tylko z jednego wejścia. Wybór wejścia jest określony przez podanie jego adresu (numeru) na wejścia adresowe. Przepływ informacji z wejścia na wyjście jest możliwy dopiero wówczas, gdy wejście strobujące (zezwalające) znajduje się w stanie logicznym. w.2, p.2

21 Multiplekser zastosowanie w.2, p.2

22 Multiplekser przykład z czterema wejściami w.2, p.22 która linia?

23 Demultiplekser Demultiplekser przekazuje dane z jednego wejścia na selektywnie wybrane adresem wyjście. Tablica prawdy dla demultipleksera z czterema wyjściami: w.2, p.23

24 Kody, konwertery kodów Każda informacja może być przedstawiona jako określona kombinacja bitów. Kombinacja bitów przypisana danej informacji jest nazywana kodem. Kodowanie umożliwia na przykład przedstawienie symboli cyfrowych, liter lub znaków w postaci binarnych słów logicznych. Komunikacja z człowiekiem wymaga stosowania kodu wyświetlającego. W najprostszym przypadku jest to kod siedmiosegmentowego wyświetlacza cyfr. Cyfry kodujemy tak, aby w siedmiobitowym słowie binarnym każdy bit odpowiadał jednemu z segmentów. CYFRA w.2, p a b c d e f g

25 Układy logiczne realizujące kod siedmiosegmentowego wyświetlacza Segment c: ) Tablica prawdy: w.2, p.25 A B C Fc 2) Tablica Karnaugha: A BC F c =B C+ B C + B C+ A B= =B (C +C)+ BC + AB=B+ BC+ AB= =B BC + AB=B BC AB 3) Realizacja: A B C AB B BC AB BC

26 Kody, konwertery kodów Kod Graya (kod refleksyjny) Wśród kodów stosowanych w pomiarach można wyróżnić kod Graya. Główną zaletą tego kodu jest to, że przy przejściu do następnej pozycji zmienia się tylko jeden bit. Kodem Graya długości n (n bitowym) jest ciąg wszystkich 2n różnych ciągów n cyfr {,}, ustawionych tak, że dwa kolejne ciągi różnią sie tylko na jednej pozycji. Ostatni i pierwszy wyraz tego kodu także spełnia tę zasadę (kod cykliczny). w.2, p.26

27 Kody, konwertery kodów Kod z N (kod pierścieniowy) W kodzie tym tylko jeden z bitów przyjmuje wartość (pozostałe bity ). Umożliwia on na przykład wprowadzanie z klawiatury cyfr (naciskamy tylko jeden klawisz). w.2, p.27

28 Kody, konwertery kodów Konwersja pomiędzy kodami : liczbowym binarnym (kod naturalny binarny), liczbowym dziesiętnym, binarnym Graya i binarnym z N (6 elementów). w.2, p.28

29 Konwertery kodów Koderem (enkoderem) nazywamy układ cyfrowy, który przekształca kod z N na określony kod wyjściowy. Sygnał aktywny () pojawiający się na jednym z N wejść zostaje zakodowany w odpowiednie słowo M bitowe (M wyjść kodera). Dekoderem nazywamy układ, który przekształca określony kod wejściowy na kod wyjściowy z N. Dekoder ma więc N wyjść, przy czym każdemu ze słów wejściowych jest przyporządkowany sygnał aktywny pojawiający się tylko na jednym z N wyjść. Transkoderem (translatorem) nazywamy układ realizujący konwersję dwóch dowolnych kodów z których żaden nie jest kodem z N. w.2, p.29

30 Przykład dekodera Dekoder realizujący konwersję dwubitowego naturalnego kodu binarnego na kod z 4. w.2, p.3

31 Przykład zastosowania dekodera Chcemy zbudować kilobajtową pamięć z czterech układów RAM o pojemności 256 bajtów. Przestrzeń adresową możemy podzielić następująco: adres układ FF FF 2 2FF 2 3 3FF 3 w.2, p.3

32 Enkoder, dekoder zastosowanie w.2, p.32

33 Przykład transkodera Transkoder realizujący konwersję naturalnego kodu binarnego na kod Graya (kody 3 bitowe). w.2, p.33

34 Programowalne tablice logiczne (PLA) Koncepcja PLA polega na tym, że dowolna funkcja Boole a może być wyrażona na podstawie sumy iloczynów. Programowanie polega na przepalaniu zbędnych połączeń. w.2, p.34

35 Programowalne tablice logiczne (PLA) Zaprogramowana PLA ( po wypaleniu ). w.2, p.35

36 Pamięć stała (ROM Read Only Memory) Wejścia/ adresy Wyjścia /zawartość Informacja zawarta w pamięci ROM jest trwała. Jest ona zapisana w procesie tworzenia układu. w.2, p.36