Логические элементы в цифровых устройствах

Транзисторный ключ выполняет операцию логического НЕ.

(на входе “1”, а на выходе ”0”)

Логическое умножение “И”

Логическое сложение “ИЛИ”

И ИЛИ

&

A B A*B A*B A+B

A+B A B

A * B

A * B

A + B

A + B

1 2 3

Прямая логика

Обратная логика.

Y=A*B

Y=A*B

&

&

Y=A+B

Y=A+B

&

A*B

A+B

Теоремы Моргана

A*B=A+B A+B=A*B

A*B=A+B A+B=A*B

Выполняют преобразование из одного базиса в другой

Можно реализовать любую функцию, только имея

“ИЛИ-НЕ” и ”И-НЕ”.

Интегральная транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ).

Реализация “И-НЕ”

A

B

R б

VT 2

i₂

i

R к

VT 1

+Eп

U вых

VT1- многоэмиттерный транзи-

стор (существует только в интеграль-

ном исполнении).

Если на оба входа VT1 подать ”+”

(логическая “1”), то коллектор VT1

смещается в прямом направлении, а

эмиттер в обратном. Протекает ток i1,

на базу VT2 поступает положительный

потенциал ⇒ VT2 открывается, а на

выходе 0. Если хотя бы один вход за-

землить (логический “0”), то эммитер-

ный переход VT1 смещается в прямом направлении. VT1 открывается и ток i₂течет из ба-

зы VT2, закрывая его. На выходе VT2 появляется высокий потенциал (логическая “1”).

Работа схемы соответствует функции “И-НЕ”.

Реализация “ИЛИ-НЕ”

+ E п

A

B

R 1

V T 0 1

R 2

R 3

V T 1

R 4

V T 0 2

V T 2

V T 3

U вы х

Транзисторы VT1 и VT2 включены параллельно. Если A=B=0 (заземлены), то VT01

и VT02 открыты, а VT1 и VT2 закрыты ⇒ на базе VT3 отрицательный потенциал, VT3

тоже закрыт ⇒ на выходе логическая 1.

Если на любой из входов подать “+” (логическая единица), то соответствующий VT

(VT01 или VT02) открывается, тогда открывается VT1 или VT2 и на базу VT3 поступает

положительный потенциал ⇒ VT3 открывается и на выходе 0. Схема выполняет функцию

”ИЛИ-НЕ”

Триггеры.

Одно из наиболее распространенных импульсных устройств, относящийся к базовым

элементам цифровой техники - это триггер.

Триггером называют устройство, обладающие двумя состояниями устойчивого равно-

весия и способное скачком переходить из одного состояния в другое под воздействием

внешнего управляющего сигнала.

Сигнал управления подается по определенному алгоритму, который определяет работу

триггера. Типы триггеров RS, D, T, JK.

Классификация:

1) По алгоритму функционирования - RS, D, T, JK.

2) По способу синхронизации

а) Асинхронные

б) Синхронизируемые

По уровню: синхронизируемые ”1” C

синхронизируемые ”0”

C

По фронту: синхронизируемые положительным фронтом

синхронизируемые отрицательным фронтом

Асинхронный RS триггер.

C

C

Являются основным элементом триггеров всех типов, т. к. выполняют функцию биста-

бильной ячейки. Реализуется на двух элементах “ИЛИ-НЕ”.

R

S

1 Q

1 Q

R

S

T^Q

Q

Допустим, что на входах R и S сигналы равны ”0” (R=0, S=0), а на прямом выходе Q

сигнал равен “1” (Q=1).Тогда на инверсном выходе Q сигнал равен “0”так как на одном

из входов (соединенном с Q) сигнал равен “1”. Очевидно, при R=0, S=0 возможно и вто-

рое устойчивое состояние, при котором Q=0, Q =1. Нетрудно видеть, что при S=1, R=0

триггер оказывается в первом устойчивом состоянии (Q=1, Q =0), а при S=0, R=1 – во

втором устойчивом состоянии (Q=0, Q =1). Комбинация S=1, R=1 ( × ) запрещенное со-

стояние, выходному сигналу верить нельзя.

Рассмотренный триггер называется RS –триггером. Вход S называется устойчивым

(от англ. set- устанавливать), а вход R–входом сброса (от англ. reset–вновь устанавливать).

При S=1 триггер устанавливается в состояние ”1” (Q=1, Q =0), при R=1 – сбрасывается в

состояние ”0” ( Q=0, Q =1).

S

R

S R Qⁿ Qⁿ⁺¹

0 0 0 0

0 0 1 1

хранение

информации

Q

Q

*

*

установка0

установка1

запрещенный

режим

Аналогично работает RS- триггер на элементах И-НЕ с той разницей, что он должен

иметь инверсные входы, т. е. В состояние “1” при S=0 и сбрасывается в состояние ”0” при

R=0. Запрещенная комбинация входных сигналов для этой схемы - ”0”, “0”.

S

& Q Q

S T

Q

R

S

R

Q

Q

&

Q

R

S R QⁿQⁿ⁺¹

0 0 0 *

0 0 1 *

0 1 0 1

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 1 0

1 1 0 0

1 1 1 1

запрещенный

режим

установка1

установка0

хранение

информации

Рассмотренный RS- триггер относится к асинхронным, так как переход из одного состоя-

ния в другое происходит в темпе поступления сигналов на информационные (R,S) входы и

не связан с тактовыми сигналами.

RS – триггер, синхронизируемый по уровню.

S

C

R

&

&

S

R

&

&

Q

Q

S

C

R

T Q

Q