Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 497943)
Консорциум Контекстум Информационная технология сбора цифрового контента
"Уважаемые СТУДЕНТЫ и СОТРУДНИКИ ВУЗов, использующие нашу ЭБС. Рекомендуем использовать новую версию сайта."

Устройства цифровой электроники (90,00 руб.)

0   0
АвторыПарфенов Владимир Иванович
ИздательствоИздательский дом ВГУ
Страниц42
ID670067
АннотацияУчебно-методическое пособие подготовлено на кафедре радиофизики физического факультета Воронежского государственного университета.
Кому рекомендованоРекомендуется для студентов-бакалавров 4-го курса очной формы обучения физического факультета.
Устройства цифровой электроники / В.И. Парфенов .— Воронеж : Издательский дом ВГУ, 2017 .— 42 с. — 42 с.

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Устройства_цифровой_электроники.pdf
Стр.1
Стр.3
Стр.6
Стр.7
Стр.8
Стр.9
Стр.10
Устройства_цифровой_электроники.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» УСТРОЙСТВА ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ Учебно-методическое пособие Составитель В.И. Парфенов Воронеж Издательский дом ВГУ 2017
Стр.1
1. ЦИФРОВАЯ ЛОГИКА В цифровой технике информация (кодовые слова) представляется импульсными сигналами прямоугольной формы, имеющими два фиксированных уровня напряжения. Сигналу «1» (единице) соответствует уровень «высокого» напряжения – потенциал напряжения питания, а сигналу «0» (нулю) – уровень «нулевого» напряжения, т.е. потенциал, близкий к потенциалу корпуса (общей шины). Это относится к устройствам с так называемой положительной логикой. При противоположном способе представления (негативная логика) уровни меняются местами, т.е. низкий уровень напряжения соответствует логической «1», а высокий – логическому «0». Преобразование информации в цифровых устройствах осуществляется логическими и запоминающими устройствами. Логические элементы выполняют одну или несколько простейших логических операций. Запоминающий элемент обладает способностью сохранять свое состояние при отсутствии сигнала на входе. Различают два типа цифровых устройств: комбинационные и последовательные. Комбинационные устройства – это устройства, в которых значения выходных сигналов определяются заданными в данный момент времени сочетанием входных воздействий (другими словами, отсутствуют запоминающие элементы). Последовательными устройствами называют устройства, в которых выходные сигналы зависят не только от входных воздействий в заданный момент времени, но и от их предыдущих значений (следовательно, содержат запоминающие элементы). Логические операции Для математического описания и анализа работы цифровых устройств применяется алгебра логики (булева алгебра). Под высказыванием понимается всякое предложение, в котором содержится смысл утверждения (истинности) или отрицания (ложности). Если высказывание A – истинно, то это можно обозначить A=1. Если высказывание B – ложно, то его можно записать как B=0. В основе алгебры логики Буля лежат три основных элементарных операции: ИЛИ (логическое сложение, или дизъюнкция), И (логическое умножение, или конъюнкция), НЕ (логическое отрицание, или инверсия). либо «0» либо «1», через X. Тогда аксиомы алгебры логики примут вид 1) 1+X=1; 3 Обозначим логическую величину, которая может принимать значение 2) 0.X=0; 3) 0+X=X; 4) 1.X=X; 5) X+X=X;
Стр.3
X1 X2 Рис.1.5. В цифровой электронике операцию логического умножения легко реализовать с помощью двух диодов (с независимыми входами), работающими на одно нагрузочное сопротивление RH (см. рис.1.6). X1 X2 VD1 VD2 RH Рис.1.6. Логический элемент НЕ (инвертор) содержит по одному входу и выходу. Эта операция представляется обычно в виде: YX . Таблица истинности для данного элемента выглядит как Таб.1.3 X Y 0 1 1 0 Условно-графическое изображение логического элемента, выполняющего данную функцию, приведено на рис.1.7 (как принято в отечественной и зарубежной литературах). 1 Рис.1.7. Контактная схема (см. рис.1.8), в отличие от ранее рассмотренных, реализуется с помощью нормально замкнутого контакта. +E R1 Y Y 6
Стр.6
X Y Рис.1.8. Операцию инверсии обычно выполняют электронные ключи (рис. 1.9). RK +EK RB X Рис.1.9. Логический элемент ИЛИ-НЕ (функция Пирса): 12 истинности для этого элемента приведена ниже (см. Таб.1.4). X1 X2 Y 0 0 1 0 1 0 1 0 0 Y X X . Таблица Таб.1.4. 1 1 0 Условно-графическое изображение логического элемента, выполняющего данную функцию, приведено на рис.1.10 (как принято в отечественной и зарубежной литературах). 1 Рис.1.10. На рис.1.11 приведена контактная схема с двумя нормально замкнутыми последовательно расположенными ключами, позволяющая реализовать такой элемент. X1 X2 Рис.1.11. Логический элемент И-НЕ (функция Шеффера): 12 истинности для этого элемента приведена ниже (см. Таб.1.5). Y X X . Таблица Y Y 7
Стр.7
X1 X2 Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 Таб.1.5. 1 1 0 Условно-графическое изображение логического элемента, выполняющего данную функцию, приведено на рис.1.12 (как принято в отечественной и зарубежной литературах). & Рис.1.12. На рис.1.13 приведена контактная схема с двумя нормально замкнутыми параллельно расположенными ключами, позволяющая реализовать такой элемент. X1 X2 Рис.1.13. Логический элемент Исключающее ИЛИ (сложение по модулю 2): 12 X1 X2 Y =1 Рис.1.14. 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Y X X . Таблица истинности для этого элемента приведена в Таб.1.6, а его условное графическое изображение – на рис. 1.14. Таб.1.6. Y 8
Стр.8
ЗАДАНИЯ 1. Используя таблицы истинности, определить, какую функцию выполняет данное устройтво (проверить это экспериментально с использованием пакета MicroCap): а) б) в) г) д) 9
Стр.9
е) 2. Как построить а) элемент НЕ из вентилей ИЛИ-НЕ; б) элемент ИЛИ из вентилей ИЛИ-НЕ; в) элемент ИЛИ из вентилей И-НЕ. 3. Реализовать элемент Исключающее ИЛИ, используя вентили (проверить экспериментально с использованием пакета MicroCap): а) И, ИЛИ, И-НЕ; б) И, ИЛИ, НЕ. 4. Доказать законы 6-10 алгебры логики. 5. Упростить следующее выражение: X X X X X X X X X X X X . 6. Изобразить схему, реализующую логическое выражение 1 1 2 3 1 2 3 1 2 3 используя элементы: а) ИЛИ-НЕ; б) И-НЕ. 7. Используя законы булевой алгебры, доказать следующие соотношения: а) A+B = A(B+C)+B(A+C); б) (AB+AB)C = (AC+BC)(AB) ; в) AB+AB +ABC = ABC+AB+BC; г) ABC+BCD+ACD = A+D; д) AB(AC+B)+(A+B)(ABC+ABC) =ABC+ABC. 8. Синтезируйте логическую схему, реализующую следующую функцию, используя логические элементы И-НЕ, ИЛИ-НЕ: а) Y = X X +X +X X ; б) Y = (X +X +X )X ; в) Y = X +(X X )+X X ; Y = X (X +X )+(X +X ) . 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 г) 112 1 2 10 1 2 3 X X X , 2 3
Стр.10

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически