Синтез цифрових схем. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Синтез цифрових схем. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Початківцю радіоаматору

Коментарі до статті

Така серйозна інститутська назва… Не лякайтеся раніше. Давайте по порядку.

В електроніці досить часто використовують поняття "чорна скринька". Це, звичайно ж, не та чорна скринька, яку шукають МНСівці після чергової катастрофи ТУ-154 компанії "Аерофлот". Інший ящик...

В електроніці "чорна скринька" - це якась схема, малювати яку ліниво. Ця схема має скільки входів, скільки виходів і ми точно знаємо, як вона поводиться. Тобто можна легко передбачити, що вийде на виході, якщо чогось подати на вхід. Грубо кажучи, схема чорного ящика описується математичним виразом виду:

y = f(x),

де

х - вхідний сигнал

y – вихідний сигнал.

Синтез цифрових схем

Біля чорних ящиків просто безліч життєвих прикладів… Взяти хоча б таку тривіальну річ як праску. У нього є ручка регулювання температури і кнопочка викиду пари - це "входи" чорної скриньки. Також, у нього є поверхня, що нагрівається, а в ній - дірочки - це "виходи".

Як пов'язані між собою входи та виходи?

Температура поверхні пропорційна куту повороту ручки
Пара з дірок виходить тоді, коли натиснуто кнопку.

Може цей приклад досить примітивний, але наочний до непристойності. Адже вранці, гладячи штани, ви не замислюєтеся над тим, як влаштована праска? Зате ви чудово знаєте, що потрібно зробити з ручечкою та кнопочкою, щоб отримати бажаний результат.

Навіщо я це все? А до того, що в техніці доводиться дуже часто вдаватися до поняття "чорної скриньки", щоб спростити розробку на певному етапі. Однак, на наступних етапах, все одно доведеться "розгортати" чорну скриньку - тобто проектувати її схему.

А оскільки ми з вами носимо горде ім'я Електронники, причому - не просто пайовики-лудильники, а ще й конструктора-розробники - то наш прямий обов'язок вміти за описом чорної скриньки придумати його схему.

Звичайно, праски робити ми не будемо. Тим більше – у розділі з цифрової техніки. Ми краще займемося синтезом цифрових схем таблиці істинності.

Завдання номер разів

Є якийсь елемент із двома входами та одним виходом, і відома його таблиця істинності:

Синтез цифрових схем. Зображення до завдання номер раз

Необхідно вигадати схему цього елемента на основі відомих логічних елементів.

Уважно дивимося та думаємо…

Нас цікавлять позиції таблиці істинності, у яких вихідний сигнал дорівнює 1.

А! Ось що бачимо: одиниця на вході b у разі призводить до одиниці на виході. Здорово!

Синтез цифрових схем. Знову таблиця істинності

Отже, ми можемо з'єднати вхід b безпосередньо з виходом c … Точніше – могли б. Але у нас є ще одна одиниця на виході – коли на обидва входи подані нулі. Згадуємо, який елемент реагує на два нулі? Дозволяю піддивитися в попередній параграф.

Правильно, елемент "АБО-НЕ"! Отже, друга одиниця формуватиметься елементом АБО-НЕ. Давайте намалюємо для кожного випадку свою схему:

Синтез цифрових схем. Дві схеми

Тепер треба поєднати ці схеми в одну. Пам'ятаємо, що безпосередньо з'єднувати цифрові виходи не можна. Значить, треба їх з'єднати через якийсь елемент. Причому цей елемент повинен видавати одиницю на вихід у випадку, якщо хоча б на одному вході є одиниця. Ну який це елемент?

Звичайно, це "АБО".

Отже:

Синтез цифрових схем. Готова схема до завдання номер разів

Ось і вся схема. Досить просто, чи не так?

Далі – гірше.

Завдання номер наступне

Елемент, до якого потрібно намалювати схему, має три входи та один вихід.

Відповідно, таблиця істинності збільшується автоматично до 8 рядків:

Синтез цифрових схем. Зображення до наступного завдання

Ну як вам???

М-да, тут трохи складніше. Але! Адже для нас немає нічого складного, правда? Тоді – вперед і з піснями!

Отже, виділяємо ті рядки, у яких вихідний сигнал = 1. Їх лише п'ять:

Синтез цифрових схем. Виділяємо рядки

Тепер намалюємо для кожного виділеного рядка окрему схему, використовуючи лише елементи "І" та "НЕ".

Синтез цифрових схем. П'ять схем

Всі! Тепер тільки лишилося об'єднати ці схеми в одну. При цьому відразу скоротиться кількість інверторів:

Синтез цифрових схем. Остаточна схема до завдання номер наступне

Ну, як, нормально?

Пояснюю: ми зробили дві групи входів - пряму та інверсну (тобто "зворотну"), і підключили елементи "І" до цих груп згідно зі схемами, які ми розробили до цього.

Вихідні сигнали елементів "І" змішуються за допомогою 5-вхідного елемента "АБО".

Каскадування елементів "І" та "АБО"

Як ви могли помітити, в останній схемі ми використовували елементи "І" з трьома входами та елемент "АБО" аж із п'ятьма входами! У когось напевно виникне питання: які їхні таблиці істинності?

Все гаразд, панове! Елемент "І" залишається елементом "І", навіть маючи 100 входів. На його виході одиниця можлива лише у тому випадку, якщо на всі входи подано одиниці.

Те саме і з елементом АБО. Він видасть одиницю у разі, якщо хоча б одному вході буде одиниця, будь у нього хоч тисяча входів.

Такі багатовхідні елементи можна легко отримати із звичайних двовходових, включивши їх у каскадну схему:

Синтез цифрових схем. Каскадування логічних елементів

Якщо ви не вірите - складіть таблицю істинності для кожної "сходинки" каскаду - і перевірте :)

Публікація: radiokot.ru

Дивіться інші статті розділу Початківцю радіоаматору.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Шум транспорту затримує зростання пташенят 06.05.2024

Звуки, що оточують нас у сучасних містах, стають дедалі пронизливішими. Однак мало хто замислюється про те, як цей шум впливає на тваринний світ, особливо на таких ніжних створінь, як пташенята, які ще не вилупилися з яєць. Недавні дослідження проливають світло на цю проблему, вказуючи на серйозні наслідки для їхнього розвитку та виживання. Вчені виявили, що вплив транспортного шуму на пташенят зебрового діамантника може призвести до серйозних порушень у розвитку. Експерименти показали, що шумова забрудненість може суттєво затримувати їх вилуплення, а ті пташенята, які все ж таки з'являються на світ, стикаються з низкою здоровотворних проблем. Дослідники також виявили, що негативні наслідки шумового забруднення сягають і дорослого віку птахів. Зменшення шансів на розмноження та зниження плодючості говорять про довгострокові наслідки, які транспортний шум чинить на тваринний світ. Результати дослідження наголошують на необхідності ...>>

Бездротова колонка Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

У світі сучасної технології звуку виробники прагнуть не тільки бездоганної якості звучання, але й поєднання функціональності з естетикою. Одним із останніх інноваційних кроків у цьому напрямку є нова бездротова акустична система Samsung Music Frame HW-LS60D, представлена на заході 2024 World of Samsung. Samsung HW-LS60D – це не просто акустична система, це мистецтво звуку у стилі рамки. Поєднання 6-динамічної системи з підтримкою Dolby Atmos та стильного дизайну у формі фоторамки робить цей продукт ідеальним доповненням до будь-якого інтер'єру. Нова колонка Samsung Music Frame оснащена сучасними технологіями, включаючи функцію адаптивного звуку, яка забезпечує чіткий діалог на будь-якому рівні гучності, а також автоматичну оптимізацію приміщення для насиченого звукового відтворення. За допомогою з'єднань Spotify, Tidal Hi-Fi і Bluetooth 5.2, а також інтеграцією з розумними помічниками, ця колонка готова задовольнити ...>>

Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами 05.05.2024

Сучасний світ науки та технологій стрімко розвивається, і з кожним днем з'являються нові методи та технології, які відкривають перед нами нові перспективи у різних галузях. Однією з таких інновацій є розробка німецькими вченими нового способу керування оптичними сигналами, що може призвести до значного прогресу фотоніки. Нещодавні дослідження дозволили німецьким ученим створити регульовану хвильову пластину всередині хвилеводу із плавленого кремнезему. Цей метод, заснований на використанні рідкокристалічного шару, дозволяє ефективно змінювати поляризацію світла через хвилевід. Цей технологічний прорив відкриває нові перспективи розробки компактних і ефективних фотонних пристроїв, здатних обробляти великі обсяги даних. Електрооптичний контроль поляризації, що надається новим методом, може стати основою створення нового класу інтегрованих фотонних пристроїв. Це відкриває широкі можливості для застосування. ...>>

Випадкова новина з Архіву

DC/DC-перетворювачі OPTIREG Switcher TLS412xD0x 21.12.2020

Компанія Infineon представила нове сімейство pin-to-pin знижувальних DC/DC-перетворювачів OPTIREG Switcher TLS412xD0x. Дані перетворювачі призначені для застосування в автомобільних додатках, мають компактні розміри і потребують п'ять додаткових компонентів обв'язки. При вхідній напрузі від 3,7 до 35 В перетворювачі здатні видавати від 3 до 10 на виході при струмі 2 або 2,5 А.

TLS412xD0x мають високий ККД (до 94%) та оптимізовані з точки зору ЕМС спеціально для роботи в чутливих автомобільних системах, таких як: ADAS, системи зв'язку, приладові панелі, мультимедіа та багато іншого. Крім самих перетворювачів, компанія Infineon також пропонує клієнтам оціночні плати на їх основі, які спрощують процес підключення та створення прототипів.

Особливості:

Широкий діапазон вхідної напруги (3,7…40 В);
Сумісність pin-to-pin, вихідний струм 2 та 2,5 A;
Компактні розміри, лише п'ять додаткових компонентів обв'язування;
Низьке споживання струму в режимі очікування: 31 мкА;
Гнучкий вибір частоти перемикання; можливість синхронізації;
Функція контролю підвищеної та зниженої напруги;
Можливість вибору ШІМ із розширеним спектром.

Області застосування:

ADAS, камери фіксації;
Системи зв'язку; мультимедійні системи автомобіля;
Панелі пристроїв, системи освітлення.

Інші цікаві новини:

▪ Nikon згортає виробництво плівкових камер

▪ Магніт та апетит

▪ Літні люди-розбійники

▪ Технологія Ultra-Flash CSFB

▪ Виявлено найдавніший викопний ембріон

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Дзвінки та аудіо-імітатори. Добірка статей

▪ стаття Повірити алгеброю гармонію. Крилатий вислів

▪ стаття Чому дизайн Facebook виконаний у синій гамі? Детальна відповідь

▪ стаття Рогатий огірок. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Різні електронні пристрої. Довідник

▪ стаття Нагріваємо міст. Фізичний експеримент

Залишіть свій коментар до цієї статті:

Коментарі до статті:

Олександр
Гарна стаття. Дохідливо пояснюється що, та як виходить. Жаль тільки - коротка, можна б і ширше охопити тему для нас, чайників.

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт