Логические элементы

Любые цифровые микросхемы строятся на основе простейших логических элементов "НЕ", "ИЛИ", "И". В настоящее время используется несколько технологий построения логических элементов:

• транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ, TTL)
• логика на основе комплементарных МОП транзисторов (КМОП, CMOS)
• логика на основе сочетания комплементарных МОП и биполярных транзисторов (BiCMOS)

Простейшим логическим элементом является инвертор, который работает в соответствии со следующей таблицей:

	Рис 1 Таблица истинности логического инвертора
	Рис 2 Изображение логического инвертора на принципиальных схемах.

Чаще всего существуют не отдельные схемы логического "И", а более сложные схемы, выполняющие одновременно логическую функцию "И" и логическую функцию "НЕ" Таблица истинности и изображение схемы, выполняющей логическую функцию "И-НЕ" изображены на рис 3 и 4 соответственно:

	Рис 3 Таблица истинности схемы, выполняющей логическую функцию "И-НЕ".
	Рис 4 Изображение схемы, выполняющей логическую функцию "И-НЕ".

Точно также как не существует отдельных схем логического "И", выполненных по технологии ТТЛ, не существует отдельных схем логического "ИЛИ". Таблица истинности и изображение схемы, выполняющей логическую функцию "ИЛИ-НЕ" изображены на рис 5 и 6 соответственно:

	Рис 5 Таблица истинности схемы, выполняющей логическую функцию "ИЛИ-НЕ".
	Рис 6 Изображение схемы, выполняющей логическую функцию "ИЛИ-НЕ".

Построение произвольной таблицы истинности.

Любая логическая схема без памяти полностью описывается таблицей истинности. При построении сложных логических схем с произвольной таблицей истинности используется сочетание простейших схем "И" "ИЛИ" "НЕ".

При построении схемы, реализующей произвольную таблицу истинности, каждый выход анализируется (и строится схема) отдельно. Для реализации таблицы истинности при помощи логических элементов "И" достаточно рассмотреть только те строки таблицы истинности, которые содержат логические "1" в выходном сигнале. Строки, содержащие в выходном сигнале логический 0 в построении схемы не участвуют. Каждая строка, содержащая в выходном сигнале логическую "1", реализуется схемой логического "И" с количеством входов, совпадающим с количеством входных сигналов в таблице истинности. Входные сигналы, описанные в таблице истинности логической "1" подаются на вход этой схемы непосредственно, а входные сигналы, описанные в таблице истинности логическим "0" подаются на вход через иверторы. Объединение сигналов с выходов схем, реализующих отдельные строки таблицы истинности, производится при помощи схемы логического ИЛИ. Количество входов в этой схеме определяется количеством строк в таблице истинности, в которых в выходном сигнале присутствует логическая "1".

Рассмотрим конкретный пример. Пусть необходимо реализовать таблицу истинности, приведенную на рисунке 7:

Рисунок 7 Произвольная таблица истинности.

Для построения схемы, реализующей сигнал Out1, достаточно рассмотреть строки, выделенные красным цветом. Эти строки реализуются микросхемой D2 на рисунке 8. Каждая строка реализуется своей схемой "И", затем выходы этих схем объединяются  Для построения схемы, реализующей сигнал Out2, достаточно рассмотреть строки, выделенные зеленым цветом. Эти строки реализуются микросхемой D3.

 Рисунок 8. Принципиальная схема, реализующая таблицу истинности, приведенную на рисунке 7.

[Содержание] [Вперёд]