| CATEGORII DOCUMENTE |
| Aeronautica | Comunicatii | Electronica electricitate | Merceologie | Tehnica mecanica |
ANALIZA CU PORTI LOGICE
ARGUMENT
Domeniul circuitelor integrate digitale se afla sub imperiul celor mai diverse tendinte ce se manifesta in tehnologia dispozitivelor semiconductoare, in proiectarea sistemelor digitale, in conceperea structurilor interne ale unor circuite integrate de mare complexitate si, nu in ultimul rand, in contextul functional pe care-l abordeaza electronica in demersul ei de a facilita cat mai eficient impactul dintre natura, om si societate.
Indiferent de tipul de circuit electronic avut in vedere, acesta prezinta doua aspecte : unul legat de prelucrarea semnalului pe care il realizeaza si celalalt legat de modul in care este realizat circuitul.
Primul aspect defineste functia de prelucrare a circuitului care, in cazul portilor logice, este aceea de implementare a operatiilor din algebra booleana.
Cel de-al doilea aspect precizeaza modul in care este realizata functia, existand variante de realizare dupa tipul componentelor utilizate, tehnologia de fabricatie sau alte criterii. In cazul portilor logice, care fac parte din categoria circuitelor integrate pe scara mica (SSI), predomina tehnologia bipolara. Astfel, in general circuitele integrate cu porti logice apartin seriei TTL.
Toate circuitele integrate, atat cele combinationale cat si cele secventiale, sunt realizate cu diverse tipuri de porti logice interconectate astfel incat sa indeplineasca functia dorita intr-o aplicatie concreta.
In prima parte a lucrarii sunt prezentate tipuri de porti logice integrate: SI, SI NU, SAU, SAU NU, SAU EXCLUSIV, inversor. Reprezentarea acestora este realizata prin simbol, ecuatie logica, tabel de adevar si circuit electric echivalent. Pentru fiecare tip de poarta este exemplificata structura circuitului integrat in care este inclusa poarta (configuratia pinilor), precum si codurile celor mai reprezentative porti integrate din tehnologiile TTL siu CMOS.
Partea a II-a a lucrarii prezinta modul in care se poate face analiza unui circuit logic cu porti. Analiza presupune deducerea functiei realizate de un circuit dat, de multe ori existand posibilitatea inlocuirii unui circuit cu un grad relativ scazut de complexitate printr-o singura poarta.
PARTEA I
TIPURI DE PORTI LOGICE
Portile logice sunt circuite logice combinationale integrate pe scara mica, cu ajutorul carora sunt implementate functiile logice de baza.
Ele au una sau mai multe intrari si o singura iesire, care poate fi asociata cu un anumit mod de reprezentare : o expresie logica, un tabel de adevar, un simbol logic, o schema electrica sau o diagrama de semnale.
Este un circuit cu doua pana la patru intrari, a carui iesire este in starea 1 daca si numai daca toate intrarile sunt in starea 1.
Ecuatia care descrie functia logica a unei porti SI cu doua intrari :
Y = A * B
A si B reprezinta variabilele de intrare, iar Y este functia de iesire.
|
A |
B |
Y = A*B |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
2 |
1 |
0 |
0 |
|
3 |
1 |
1 |
1 |
Tabelul de adevar
Fig. 1. Functia SI de doua variabile reprezentata in tabel de adevar
Observatie:
Functia SI
ia valoarea 1 numai atunci cand toti termenii produsului sunt 1, iar
daca cel putin un termen este 0, produsul va
fi 0.
Functionarea portii SI este ilustrata pe circuitul din figura 2.
a. b.
Fig. 2. Ilustrarea functionarii portii SI
a. poarta blocata; b. poarta deschisa.
Se asociaza valoarea logica 1 cu starea intrerupator inchis si valoarea logica 0 cu starea intrerupator deschis .
Situatiei bec aprins ii corespunde valoarea logica 1, iar celei de bec stins˝, valoarea logica 0.
Daca semnalul de intrare A este pe 0, becul ramane stins indiferent de starea semnalului B. Se considera ca poarta este blocata.
Daca semnalul de intrare A este pe 1, becul se aprinde, sau nu, in functie de starea semnalului B , care poate fi 0 sau 1. Se considera ca poarta este deschisa.
Simbolul portii SI:
|
TIPURI DE PORTI SI |
SERIA TTL |
SERIA CMOS 4000 |
|
patru porti SI cu doua intrari |
CDB 408 E |
MMC 4081 |
|
trei porti SI cu trei intrari |
CDB 411 E |
MMC 4073 |
|
doua porti SI cu patru intrari |
CDB 421E |
MMC 4082 |
Fig.3. Configuratia pinilor pentru circuitul integrat CDB 408 E
I.2. Poarta SAU (OR)
Este un circuit cu doua pana la patru intrari, a carui iesire este in starea 1 daca cel putin una din intrari este in starea 1.
Ecuatia care descrie functia logica a unei porti SAU cu doua intrari :
Y = A + B
A si B reprezinta variabilele de intrare, iar Y este functia de iesire.
Tabelul de adevar
|
A |
B |
A+B |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
|
2 |
1 |
0 |
1 |
|
3 |
1 |
1 |
1 |
Fig. 4. Functia SAU de doua variabile reprezentata in tabel de adevar
Observatie:
Functia SAU ia valoarea 0 numai atunci cand
toti termenii sumei sunt 0, iar daca cel putin un termen este 1, suma va fi 1.
Functionarea portii SAU este ilustrata pe circuitul din figura 5.
a. b.
Fig. 5. Ilustrarea functionarii portii SAU
a. poarta blocata; b. poarta deschisa.
Se asociaza valoarea logica 1 cu starea intrerupator inchis si valoarea logica 0 cu starea intrerupator deschis .
Situatiei bec aprins ii corespunde valoarea logica 1, iar celei de bec stins˝, valoarea logica 0.
Daca semnalul de intrare A este pe 1, becul se aprinde indiferent de starea semnalului B. Poarta este blocata.
Daca semnalul de intrare A este pe 0 , becul se aprinde sau nu in functie de starea semnalului B , care poate fi 0 sau 1. Poarta este deschisa.
Simbolul
portii SAU:
|
TIPURI DE PORTI SAU |
SERIA TTL |
SERIA CMOS 4000 |
|
patru porti SAU cu doua intrari |
CDB 432 E |
MMC 4071 |
|
trei porti SAU cu trei intrari |
MMC 4075 |
|
|
doua porti SAU cu patru intrari |
MMC 4072 |
Fig.6. Configuratia pinilor pentru circuitul integrat CDB 432 E
I.3. Inversorul (Inverter)
Este un circuit cu o singura intrare, a carui iesire este complementul (inversul) intrarii .
Ecuatia care descrie functia logica a inversorului :
Y =
A este variabila de intrare, iar Y este functia de iesire.
|
A |
Y= |
|
|
0 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
a. b.
Fig.7. Inversorul: a. Simbolul circuitului; b. Tabelul de adevar
Functionarea inversorului este ilustrata in figura 8.
Fig.8. Ilustrarea functionarii inversorului
Atunci cand intrerupatorul este inchis ( A = 1), curentul se inchide prin el si becul ramane stins (Y = 0).
Daca intrerupatorul se deschide ( A = 0 ), curentul circula prin bec si acesta va lumina (Y = 1).
Tipurile reprezentative de inversoare integrate in tehnologiile TTL si CMOS sunt trecute in tabelul 3.
Tabelul 3.
|
TIPURI DE INVERSOARE |
SERIA TTL |
SERIA CMOS 4000 |
|
sase inversoare |
CDB 404 E |
MMC 4069 |
|
sase inversoare (Vcc= 5.5V) |
CDB 405 E | |
|
sase inversoare(Vcc= 30V) |
CDB 406 E | |
|
sase inversoare(Vcc= 15V) |
CDB 416 E |
Fig.9. Configuratia pinilor pentru circuitul integrat CDB 404 E
I.4. Poarta SI NU (NAND)
Este un circuit cu doua pana la opt intrari, a carui iesire este in starea 0 daca si
numai daca toate intrarile sunt in starea 1.
Ecuatia care descrie functia logica a unei porti SI NU cu doua intrari:
Y = 
A si B reprezinta variabilele de intrare, iar Y este functia de iesire.
Tabelul de adevar
|
A |
B |
Y= |
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
|
2 |
1 |
0 |
1 |
|
3 |
1 |
1 |
0 |
Fig. 10. Functia SI NU de doua variabile reprezentata in tabel de adevar
Observatie:
Functia SI NU ia valoarea 0 numai
atunci cand toate variabilele functiei sunt 1, iar daca cel putin o variabila este 0,
functia va fi 1.
Functionarea portii SI NU poate fi descrisa pe schema electrica din figura 11:
Fig. 11. Ilustrarea functionarii portii SI NU
Cand cele doua intrerupatoare sunt inchise ( A = 1, B =1), curentul se inchide prin ele si becul ramane stins (Y = 0).
Daca cel putin un intrerupator se deschide (A = 0 si / sau B = 0), curentul circula prin bec si acesta va lumina (Y = 1).
Simbolul portii SI NU:
Tabelul 4.
|
TIPURI DE PORTI SI NU |
SERIA TTL |
SERIA CMOS 4000 |
|
patru porti SI NU cu doua intrari |
CDB 400 E |
MMC 4011 |
|
trei porti SI NU cu trei intrari |
CDB 410 E |
MMC 4023 |
|
doua porti SI NU cu patru intrari |
CDB 420 E |
MMC 4012 |
|
o poarta SI NU cu opt intrari |
CDB 430 E |
MMC 4068 |
Fig.12. Configuratia pinilor pentru circuitul integrat CDB 400 E
I.5. Poarta SAU NU (NOR)
Este un circuit cu doua pana la opt intrari, a carui iesire este in starea 0 daca cel putin una din intrari este in starea 1.
Ecuatia care descrie functia logica a unei porti SI NU cu doua intrari:
Y =
A si B reprezinta variabilele de intrare, iar Y este functia de iesire.
Tabelul de adevar este reprezentat in fig.13.
|
A |
B |
|
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
2 |
1 |
0 |
0 |
|
3 |
1 |
1 |
0 |
Fig. 13. Functia SAU NU de doua variabile reprezentata in tabel de adevar
Observatie:
Functia SAU NU ia valoarea 1 atunci cand
toate variabilele functiei sunt 0, iar daca cel putin o variabila este 1, functia ia valoarea 0.
Functionarea portii SAU NU este ilustrata cu circuitul din figura 14.
Fig. 14. Ilustrarea functionarii portii SAU NU
Daca oricare din cele doua intrerupatoare este inchis ( A = 1sau B =1), becul ramane stins (Y = 0).
Numai atunci cand ambele intrerupatoare sunt deschise ( A = 0, B =0), becul va lumina (Y = 1).
Simbolul portii SAU NU:
Tabelul 5.
|
TIPURI DE PORTI SAU NU |
SERIA TTL |
SERIA CMOS 4000 |
|
patru porti SAU NU cu doua intrari |
CDB 402 E |
MMC 4001 |
|
trei porti SAU NU cu trei intrari |
CDB 427 E |
MMC 4025 |
|
doua porti SAU NU cu patru intrari |
CDB 425 E |
MMC 4002 |
|
o poarta SAU NU cu opt intrari |
MMC 4078 |
Fig.15. Configuratia pinilor pentru circuitul integrat CDB 402 E
I.6. Poarta SAU EXCLUSIV (XOR)
Este un circuit cu doua intrari, a carui iesire este in starea 1 daca si numai daca numai una din intrari este in starea 1.
Ecuatia care descrie functia logica a unei porti SAU EXCLUSIV cu doua intrari:
Y = 
A si B reprezinta variabilele de intrare, iar Y este functia de iesire.
Tabelul de adevar este reprezentat in fig.16.
|
A |
B |
|
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
|
2 |
1 |
0 |
1 |
|
3 |
1 |
1 |
0 |
Fig.16 Tabelul de adevar al functiei SAU EXCLUSIV
Simbolul portii SAU EXCLUSIV :
Fig.17 Simbolul portii SAU EXCLUSIV
Observatie : Poarta
SAU EXCLUSIV poate fi privita ca o combinatie de porti
SI, SAU si inversoare. Acest lucru se poate observa daca se scrie forma canonica
normala disjunctiva a functiei :
Tabelul 6 Tipurile reprezentative de porti SAU EXCLUSIV integrate in tehnologiile TTL si CMOS
|
TIPURI DE PORTI SAU EXCLUSIV |
SERIA TTL |
SERIA CMOS 4000 |
|
patru porti SAU EXCLUSIV cu doua intrari |
CDB 486 E |
MMC 4030 MMC 4070 |
Fig.18. Configuratia pinilor pentru circuitul integrat CDB 486
PARTEA a II-a
ANALIZA CU PORTI LOGICE
II.1. Determinarea functiei realizate de un circuit logic cu porti logice
Analiza unui circuit are ca scop determinarea functiei logice la iesirea acestuia.
In acest scop se urmareste succesiv evolutia semnalelor de la intrare spre iesire. Functionarea circuitului poate fi concretizata printr-un tabel de adevar, o diagrama Veitch-Karnaugh, sau o expresie logica.
In figura 19. este ilustrat un exemplu de analiza a unui circuit realizat cu diverse tipuri de porti : inversoare, porti SI, respectiv SAU NU.
Fig.19. Exemplu de analiza a unui CLC cu porti logice
Odata stabilita expresia functiei, se poate completa si tabelul de functionare.
|
A |
B |
|
|
|
Fig.20. Tabelul de adevar al functiei realizate de circuitul analizat
II.2. Exemple de analize de circuit
Sa se analizeze functionarea circuitelor de mai jos, realizat cu diverse tipuri de porti:
Solutie:
f1 = 
Circuitul poate fi inlocuit cu o singura poarta, de tip SI NU.
Solutie:
f2
=
Circuitul poate fi inlocuit cu o singura poarta, de tip SAU.
Solutie
Circuitul poate fi inlocuit cu o poarta SAU NU.
II.3. Aplicatii
Sa se exprime in diagrama Veitch-Karnaugh functia realizata de circuitul de mai jos :
Sa se deduca expresia functiei F(A,B) obtinute la iesirea schemei de mai jos, realizate cu ajutorul circuitului integrat CDB 400 E.
Sa se identifice functia obtinuta la iesirea circuitului de mai jos cu una din expresiile:
a. 
; b. 
; c. 
; d. 
.
In figura de mai jos este implementata functia f cu porti SAU NU.
Alegeti raspunsul corect pentru urmatoarele cerinte:
a. Expresia functiei f la iesirea circuitului este:
1. 
2. 
3. 
4. 
.
b. Forma canonica normala disjunctiva a functiei f este:
P0 + P1 + P9 + P11 + P15;
P0 + P1 + P8 + P11 + P12 + P15;
P0 + P2 + P7 + P11 + P12 + P15;
P0 + P1 + P8+ P12 + P13 + P15;
BIBLIOGRAFIE
[1] Maican Sanda Sisteme numerice cu circuite integrate. Culegere de probleme- Editura tehnica, Bucuresti, 1980
Sztojanov I., De la poarta TTL la microprocesor, vol. I - Editura tehnica, Borcoci E. s.a. Bucuresti, 1987
[3] Festila Lelia, Circuite integrate digitale - Institutul Politehnic Cluj-Napoca, 1991
Hintea S.
[4] Wilkinson B. Electronica digitala. Bazele proiectarii - Editura Teora, Bucuresti, 2002
[5] Blakeslee T. Proiectarea cu circuite logice MSI si LSI standard - Editura tehnica, Bucuresti, 1988
[6] Morris R.L., Proiectarea cu circuite integrate TTL - Editura tehnica, Bucuresti, Miller J.R. 1974
[7] Toacse Gh., Electronica digitala - Editura Teora, Bucuresti, 1996
Nicula D.
[8] Stefan Gh. Circuite integrate digitale - Editura Didactica si Pedagogica,
Bucuresti, 1983
[9] Spanulescu I., Circuite integrate digitale si sisteme cu microprocesoare- Editura
[10] * * * Circuite integrate logice. Catalog. - IPRS Baneasa, 1978
Data Book - Microelectronica, 1985
|
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 4869
Importanta: 
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved
