Конспекты лекций по цифровой электронике. Насыров И.А. - 27 стр.

UptoLike

Составители: 

53
Рис. 5.8. Структурная схема параллельного многоразрядного сумматора с
последовательным переносом
Из сказанного следует, что для получения на выходе сигнала, равного
реальной сумме входных кодов, необходимо, чтобы сигнал переноса последовательно
сформировался на выходах сумматоров всех разрядов. Следовательно, не зависимо от
того, что для суммирования в каждом разряде используется отдельный сумматор,
реальное время выполнения операции в данной схеме определяется
последовательным переносом сигнала P из разряда в разряд. Поэтому результат,
который может быть снят с выхода схемы через время, равное времени суммирования
в одном разряде, не будет являться реальным значением искомой суммы.
Для исключения получения ложного результата на выходе схемы установлены
элементы И. Сигнал Z на входах этих элементов должен появляться не ранее, чем
после последовательной передачи сигнала переноса по всем разрядам сумматоров.
Следует отметить, что реально схемы многоразрядных сумматоров строятся
только с применением одноразрядных сумматоров, что позволяет, используя их
последовательное включение, увеличивать разрядность кодов слагаемых.
5.5. Логические элементы, реализующие сложные функции
При разработке сложных логических устройств часто приходится сталкиваться с
последовательным выполнением однотипных операций типа И-ИЛИ-НЕ над
различным числом переменных. Для упрощения технической реализации и
уменьшения числа внешних соединений, что ведет к повышению надежности
устройства, в серийно выпускаемых
сериях ИС содержатся элементы, выполняющие
подобные последовательности логических операций. В качестве примера на рис. 4.5
приведены структурная схема и условное графическое обозначение ИС типа 555ЛР2.
Эта схема выполняет операцию 2-2-3-4-И-4ИЛИ-НЕ.
54
Рис. 5.9. Логическая схема 2-2-3-4-И-4ИЛИ-НЕ (а) и ее условное графическое
обозначение (б)
Контрольные вопросы и упражнения к разделу 5
1. Каковы назначение и структурная схема мультиплексора?
2. Каково назначение демультиплексора? Составьте структурную схему
демультиплексора.
3. Каково назначение преобразователя кодов?
4. Каковы назначение и логическая схема шифратора?
5. Приведите условную схему устройства ввода информации и клавиатуры.
6. Приведите схему двоично-десятичного дешифратора.
7. Каковы назначение и логическая схема цифрового компаратора?
8. Запишите ФАЛ, реализующие арифметическое суммирование одноразрядных
двоичных кодов.
9. Составьте таблицу истинности для элемента Исключающие ИЛИ.
10. Составьте таблицу истинности для элемента Исключающие ИЛИ-НЕ.
11. Чем отличаются полусумматор и одноразрядный сумматор?
12. В чем основное отличие многоразрядных сумматоров параллельного и
последовательного действий?
13.
Составьте схему ЛЭ, реализующую сложную функцию четырнадцати
переменных вида 2-3-4-5-И-4ИЛИ-НЕ.
6. ТРИГГЕРНЫЕ УСТРОЙСВА
Особенностью последовательностных логических устройств является зависимость
выходного сигнала не только от действующих в настоящий момент времени на входе
логических переменных, но и от тех значений переменных, которые действовали на
входе в предыдущие моменты времени. Очевидно, что
для выполнения этого условия
значения переменных должны быть запомнены логическим устройством. Функцию
запоминания значений логических переменных в цифровых схемах выполняют так
называемые
триггеры. Таким образом, триггерный элемент, выполняя функции
памяти, является неотъемлемой частью любого последовательсностного устройства.
Рассмотрим основные принципы построения и функционирования наиболее
распространенных триггерных элементов.
Триггером называется устройство, способное формировать два устойчивых
значения выходного сигнала и скачкообразно изменять эти значения под действием
внешнего управляющего сигнала. Именно способность формировать на выходе два
                                                                                       Рис. 5.9. Логическая схема 2-2-3-4-И-4ИЛИ-НЕ (а) и ее условное графическое
                                                                                                                      обозначение (б)
                                                                                   Контрольные вопросы и упражнения к разделу 5
                                                                                   1. Каковы назначение и структурная схема мультиплексора?
                                                                                   2. Каково назначение демультиплексора? Составьте структурную схему
                                                                                       демультиплексора.
                                                                                   3. Каково назначение преобразователя кодов?
                                                                                   4. Каковы назначение и логическая схема шифратора?
      Рис. 5.8. Структурная схема параллельного многоразрядного сумматора с        5. Приведите условную схему устройства ввода информации и клавиатуры.
                            последовательным переносом                             6. Приведите схему двоично-десятичного дешифратора.
       Из сказанного следует, что для получения на выходе сигнала, равного         7. Каковы назначение и логическая схема цифрового компаратора?
реальной сумме входных кодов, необходимо, чтобы сигнал переноса последовательно    8. Запишите ФАЛ, реализующие арифметическое суммирование одноразрядных
сформировался на выходах сумматоров всех разрядов. Следовательно, не зависимо от       двоичных кодов.
того, что для суммирования в каждом разряде используется отдельный сумматор,       9. Составьте таблицу истинности для элемента Исключающие ИЛИ.
реальное время выполнения операции в данной схеме определяется                     10. Составьте таблицу истинности для элемента Исключающие ИЛИ-НЕ.
последовательным переносом сигнала P из разряда в разряд. Поэтому результат,       11. Чем отличаются полусумматор и одноразрядный сумматор?
который может быть снят с выхода схемы через время, равное времени суммирования    12. В чем основное отличие многоразрядных сумматоров параллельного и
в одном разряде, не будет являться реальным значением искомой суммы.                   последовательного действий?
       Для исключения получения ложного результата на выходе схемы установлены     13. Составьте схему ЛЭ, реализующую сложную функцию четырнадцати
элементы И. Сигнал Z на входах этих элементов должен появляться не ранее, чем          переменных вида 2-3-4-5-И-4ИЛИ-НЕ.
после последовательной передачи сигнала переноса по всем разрядам сумматоров.
       Следует отметить, что реально схемы многоразрядных сумматоров строятся      6. ТРИГГЕРНЫЕ УСТРОЙСВА
только с применением одноразрядных сумматоров, что позволяет, используя их         Особенностью последовательностных логических устройств является зависимость
последовательное включение, увеличивать разрядность кодов слагаемых.               выходного сигнала не только от действующих в настоящий момент времени на входе
                                                                                   логических переменных, но и от тех значений переменных, которые действовали на
5.5. Логические элементы, реализующие сложные функции                              входе в предыдущие моменты времени. Очевидно, что для выполнения этого условия
При разработке сложных логических устройств часто приходится сталкиваться с        значения переменных должны быть запомнены логическим устройством. Функцию
последовательным выполнением однотипных операций типа И-ИЛИ-НЕ над                 запоминания значений логических переменных в цифровых схемах выполняют так
различным числом переменных. Для упрощения технической реализации и                называемые триггеры. Таким образом, триггерный элемент, выполняя функции
уменьшения числа внешних соединений, что ведет к повышению надежности              памяти, является неотъемлемой частью любого последовательсностного устройства.
устройства, в серийно выпускаемых сериях ИС содержатся элементы, выполняющие              Рассмотрим основные принципы построения и функционирования наиболее
подобные последовательности логических операций. В качестве примера на рис. 4.5    распространенных триггерных элементов.
приведены структурная схема и условное графическое обозначение ИС типа 555ЛР2.            Триггером называется устройство, способное формировать два устойчивых
Эта схема выполняет операцию 2-2-3-4-И-4ИЛИ-НЕ.                                    значения выходного сигнала и скачкообразно изменять эти значения под действием
                                                                                   внешнего управляющего сигнала. Именно способность формировать на выходе два

                                      53                                                                                  54