デジタル回路の合成。スキーム、説明

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デジタル回路の合成。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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そんな真面目な研究所名… 怖がらないでください。順番に行きましょう。

エレクトロニクスの分野では、「ブラックボックス」という用語がよく使用されます。もちろん、これはアエロフロート航空のTu-154のさらなる墜落後に非常事態省が探しているブラックボックスではない。また箱が…

エレクトロニクスにおける「ブラックボックス」は、描画するのが面倒な回路の一種です。この回路にはいくつかの入力といくつかの出力があり、それがどのように動作するかを正確に知っています。つまり、入力に何かを適用した場合に出力で何が起こるかを簡単に予測できます。大まかに言えば、ブラックボックス回路は次の形式の数式で記述されます。

y = f(x)、

どこ

x - 入力信号

y - 出力信号。

デジタル回路の合成

ブラックボックスには人生の例がたくさんあります...少なくともアイロンのようなつまらないものを考えてください。温度調整ノブと蒸気放出ボタンがあり、これらはブラックボックスの「入力」です。また、加熱面があり、その中の穴 - これらは「出口」です。

インプットとアウトプットの関係は？

表面温度はハンドルの回転角度に比例します
ボタンを押すと穴から蒸気が出ます。

この例はかなり原始的かもしれませんが、非常に明白です。結局のところ、朝、ズボンにアイロンをかけるとき、アイロンがどのように機能するか考えませんか？しかし、あなたは、望ましい結果を得るためにペンとボタンを使って何をする必要があるかを完全に知っています...

なぜ私はこんなことになってしまったのでしょうか？そして、テクノロジーでは、特定の段階で開発を簡素化するために「ブラックボックス」の概念に頼らなければならないことがよくあります。ただし、その後の段階では、ブラックボックスを「展開」する、つまり回路を設計する必要があります。

そして、あなたと私はエレクトロニクスエンジニアという誇り高き名前を背負っており、株主であるいじくり屋だけでなく、設計者である開発者でもあるため、ブラックボックスの説明からそのスキームを考え出すことができることが私たちの直接の義務です。

もちろんアイアンは作りません。特にデジタルテクノロジーに関するセクションです。デジタル回路の合成は真理値表に従って処理したほうがよいでしょう。

タスクナンバーワン

XNUMX つの入力と XNUMX つの出力を持つ特定の要素があり、その真理値表はわかっています。

デジタル回路の合成。タスク XNUMX の画像

既知の論理要素に基づいて、この要素の図を作成する必要があります。

私たちは注意深く見て考えます...

出力信号が 1 である真理値表の位置に関心があります。

しかし！これが私たちが見ているものです: 入力 b の単位は、いずれの場合でも出力の単位につながります。すごい！

デジタル回路の合成。再び真理値表

したがって、入力を接続できます b 出力と直接 c ...より正確に言えば、彼らはそうすることができました。ただし、両方の入力にゼロが適用される場合、出力にはもう XNUMX つの単位があります。どの要素が XNUMX つのゼロに反応するか覚えていますか? 前の段落を見てみましょう...

そう、「OR-NOT」要素です！これは、XNUMX 番目のユニットが OR-NOT 要素によって形成されることを意味します。それぞれのケースについて独自の図を描いてみましょう。

デジタル回路の合成。 XNUMXつのスキーム

次に、これらのスキームを XNUMX つに結合する必要があります。デジタル出力を直接接続することはできませんのでご注意ください。したがって、何らかの要素を介してそれらを接続する必要があります。さらに、少なくとも XNUMX つの入力に単位がある場合、この要素は出力に単位を与える必要があります。さて、この要素は何でしょうか？

もちろん「OR」です。

だから：

デジタル回路の合成。タスク番号 XNUMX の準備完了スキーム

それが全体のスキームです。シンプルですね。

さらに悪い。

タスク番号は以下の通り

ダイアグラムを描画する要素には、XNUMXつの入力とXNUMXつの出力があります。

したがって、真理値表は自動的に 8 行に増えます。

デジタル回路の合成。次のタスクの画像

それで、あなたはどう思いますか？？？

うーん、これはもう少し複雑です。しかし！それは私たちにとって難しいことではありませんね？それから - 歌と一緒に前進してください！

したがって、出力信号 = 1 の行を選択します。そのうちの XNUMX つしかありません。

デジタル回路の合成。ハイライトライン

ここで、「AND」要素と「NOT」要素のみを使用して、選択した行ごとに個別の図を描画してみましょう。

デジタル回路の合成。 XNUMXつのスキーム

全て！現在、これらのスキームをXNUMXつに組み合わせるだけです。これにより、インバーターの数がすぐに減ります。

デジタル回路の合成。タスク番号の最終的なスキームは次のとおりです。

まあいいよ？

説明します。直接入力と逆入力 (つまり「逆」) の XNUMX つの入力グループを作成し、以前に開発したスキームに従って「AND」要素をこれらのグループに接続しました。

「AND」要素の出力信号は、5 入力の「OR」要素を使用して混合されます。

カスケード「AND」および「OR」要素

ご覧のとおり、最後の回路では XNUMX つの入力を持つ「AND」要素と XNUMX つの入力を持つ「OR」要素を使用しました。おそらく誰かが「真理表は何ですか?」と疑問を持つでしょう。

大丈夫ですよ、紳士諸君！「AND」要素は、入力が 100 個であっても、「AND」要素のままです。出力では、単位がすべての入力に適用されている場合にのみ単位を使用できます。

OR要素についても同様です。少なくとも XNUMX つの入力に XNUMX があれば、少なくとも XNUMX の入力がある場合でも XNUMX が返されます。

このような多入力要素は、カスケード回路に含めることにより、通常のXNUMX入力要素から簡単に取得できます。

デジタル回路の合成。ロジックカスケード

私の言うことが信じられない場合は、カスケードの各「ステップ」の真理値表を作成して確認してください:)

出版物: radiokot.ru

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