9.4. СХЕМОТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ

В предыдущих разделах рассматривались логические схемы без учета их внутренней структуры. Справедливость такого подхода вытекает из того, что в современной цифровой технике почти исключительно используются логические элементы, которые кроме выводов питания содержат только рассмотренные логические входы и выходы.

Для реализации основных логических функций имеется ряд различных схем, которые отличаются по потребляемой мощности, напряжению питания, значениям высокого и низкого уровней выходного напряжения, времени задержки распространения сигнала и нагрузочной способности. Чтобы правильно выбрать тип схемы, необходимо по крайней мере в общих чертах знать их внутреннюю структуру. С этой целью в последующих разделах дан сравнительный анализ важнейших типов логических элементов.

При соединении интегральных схем иногда к одному выходу подключается большое число входов логических элементов. Максимальное количество входов схем данного типа, подключаемых к выходу без уменьшения гарантируемого запаса помехоустойчивости, характеризуется нагрузочной способностью элемента (коэффициентом разветвления по выходу). Коэффициент разветвления по выходу, равный 10, означает, что можно подключить 10 входов логических элементов. Если нагрузочная способность стандартного элемента оказывается недостаточной, вместо него применяют элемент с повышенной мощностью (буфер).

Для логического элемента каждому входному сигналу соответствует определенный сигнал на выходе. Как было указано в гл. 8, уровень этих сигналов обозначается как «высокий» и «низкий» в зависимости от того, будет ли рассматриваемое напряжение больше или меньше Работа логического элемента описывается с помощью таблицы уровней 9.9.

Таблица 9.9 (см. скан) Пример таблицы уровней

Однако по этой таблице нельзя установить, какая логическая функция реализована данным элементом, так как еще ничего не было сказано о соответствии между уровнем напряжения и логическим состоянием. Это соответствие произвольно; тем не менее внутри одного прибора оно выбирается однозначно. Система соответствия

называется позитивной логикой. В данном примере она ставит в соответствие таблицу истинности 9.10, в которой легко можно узнать таблицу истинности функции

Таблица 9.10 (см. скан) Таблица истинности в случае позитивной логики: функция И-НЕ

Система соответствия

называется негативной логикой. В рассматриваемом примере она дает таблицу истинности 9.11, т.е. реализует функцию ИЛИ-НЕ.

Таблица 9.11 (см. скан) Таблица истинности в случае нет ивной логики: функция ИЛИ-НЕ

Следовательно, в зависимости от выбора логики одна и та же схема может представлять собой либо схему ИЛИ-НЕ, либо схему И-НЕ. Как правило, для задания логических функций используется позитивная логика. При переходе к негативной логике функции меняются следующим образом:

.