Анализ и синтез на логически схеми
Синтез на комбинационни логически схеми (КЛС) в различни базиси
Изтегляне 1.14 Mb.
|
Свързани:
an-architectural-reassessment-of-a-villa-rustica-near-serdica, New Microsoft PowerPoint Presentation, кр цсх
| 3. Синтез на комбинационни логически схеми (КЛС) в различни базиси.
Схемите, изградени от логически елементи, се наричат логически схеми. Логическа схема, чиито изходни сигнали в определен момент от времето зависят само от входните сигнали в същия момент от времето, се нарича КЛС (фиг.2.5.). фиг.2.5. Y(t)=f(X(t)), където Y={y0, y1, ..., yk-1}; X={x0, x1, ..., xn-1} Процедурата за синтез на КЛС се състои в изпълнението на следните стъпки: 1).Описване на логическата функция(и), която реализира схемата, чрез карта на Карно или чрез таблица на истинност. 2).Намиране на минималната форма на функцията(ите). 3).Преобразуване на минималната форма в съответствие с функционално пълния базис за реализация. 4).Схемна реализация. Примери: 1). На входа на КЛС постъпват 4 логически променливи. Изходът на схемата се установява в 1, ако входната комбинация е двоично-десетично число и в 0, ако входната комбинация не е двоично-десетично число. КЛС да се синтезира: а) в базис И-ИЛИ-НЕ; б) в базис И-НЕ; в) в базис ИЛИ-НЕ.
а) Реализация в базис И-ИЛИ-НЕ (фиг.2.6.). фиг.2.6. За реализирането на схемата са необходими: 3 инвертора (схеми НЕ), 1 логически елемент (ЛЕ) И, 1 ЛЕ ИЛИ. б) Реализация в базис И-НЕ (фиг. 2.7.). Функцията y трябва да бъде представена само чрез функцията И-НЕ. Извършват се следните тъждествени преобразувания: За реализацията на схемата са необходими 4 ЛЕ И-НЕ. Физически тези 4 ЛЕ представляват една интегрална схема 7400. в ) Реализация в базис ИЛИ-НЕ (фиг.2.8.). Функцията y трябва да бъде представена само чрез функцията ИЛИ-НЕ. Извършват се следните тъждествени преобразувания: За реализацията на схемата са необходими 4 ЛЕ ИЛИ-НЕ (NOR). Физически тези 4 ЛЕ представляват една интегрална схема 7402. Р еалната елементна база, с която разполага един проектант, се състои от типови елементи, които имат ограничен брой входове и допускат ограничен брой товари към изходите си. При синтеза на КЛС чрез логически елементи с фиксиран брой входове се използват следните правила: а) търсят се форми на представяне на ЛФ, в които отделните терми да се реализират с елементи със съответен брой входове; б) термите с по-голяма дължина се разделят на части и се реализират чрез последователно свързване на елементи със зададения брой входове; в) ако в даден елемент останат свободни входове, те могат да се свържат към един от използваните входове или към логическа константа (“1” за И и И-НЕ и “0” за ИЛИ и ИЛИ-НЕ). Когато дадена КЛС се реализира с елементи с ограничен брой товари към изхода си, това довежда до увеличаване на нейната стъпалност. Стъпалността на една схема се определя от най-големия брой логически елементи (най-дългия път), през които минава един сигнал от входа до изхода й. 2 ). Да се синтезира КЛС, реализираща следната функция, зададена с карта на Карно: П олучава се следната МДНФ за тази функция: За реализирането на функцията са необходими следните елементи: 4 инвертора, 1 двувходов елемент И, един тривходов елемент И и един тривходов елемент ИЛИ. Тази сравнително проста схема е реализирана с 3 различни вида логически елементи, при това с различен брой входове. Това означава, че са необходими 4 и нтегрални схеми, голяма част от които остават неизползвани. Схемата е тристъпална. Ако разполагаме само с двувходови елементи И-НЕ, трябва да преработим логическия израз, който ще реализираме, в подходящ вид. За реализицията на схемата са необходими 10 двувходови логически елемнти И-НЕ, т.е. 2 1/2 ИС 7400, а броят на стъпалата е 5 (фиг.2.10.). Д отук при синтеза на КЛС не се отчитаха закъсненията на сигналите, предизвикани от различните времена на превключване на логическите елементи. В реалните схеми такова закъснение съществува и в резултат се намалява бързодействието на схемата и/или се получават т.нар. състезания на сигналите (рискове). Състезанията на сигналите се изразяват в неправилната реакция на схемата при промяна на един входен набор с друг. Според броя на позициите, по които се различават двата набора, предизвикващи състезанията, те биват 1-, 2-, 3-, ..., n -позиционни. Според вида на предизвикваната реакция на изхода на схемата състезанията биват: - статични - реакцията на схемата за двата набора е една и съща (на изхода не трябва да настъпи промяна); - динамични - реакцията на схемата за двата набора е различна (на изхода трябва да настъпи промяна). Тъй като в основата на възникването на състезанията лежи разпространението на сигналите по различни пътища (различният брой стъпала, през които преминават те), при проектирането е небходимо пътищата на сигналите да се изравняват. Това се постига или като от получените в процеса на синтеза варианти на схемите се предпочетат макар и по-сложните, но с изравнени пътища, или като пътищата на сигналите се изравняват чрез включването на двойки последователни инвертори в по-кратките. Друг начин за предотвратяване на състезанията е включването в минималната форма (и във физическата резлизация) на т.нар. терми на съгласуване. Това означава за всеки две съседни правоъгълни конфигурации от единични стойности, получени при минимизацията на функцията с карта на Карно, да се добави (и да се реализира схемно) допълнителна конфигурация, обхващаща 2 съседни клетки (по една от двете конфигурации) [5]. Изтегляне 1.14 Mb. Сподели с приятели:
|