Классификация логических ИМС по выполняемым функциям

Решение любой логической задачи может быть выполнено с помощью трех основных логических операций: отрицания, сложения и умножения.

Операция «НЕ» или логическая операция отрицания (инверсия) означает, что при этой операции логическая функция Y противоположна аргументу X.

Аналитически это может быть записано как (читается «не X»). Таблица истинности (таблица состояния входных и выходных переменных) (имеет вид табл.7.1.

 

Таблица7.1

X	Y

 

ЛЭ, выполняющий операцию отрицания, называется элементом «НЕ» (инвертором), реализуется на ИМС, содержащей электронный ключ с одним входом и одним выходом. Выход всегда противоположен входу. Условное обозначение приведено на рис7.1, а.

Операция «ИЛИ» (логическое сложение или дизъюнкция) обозначается символами «+» или «», аналитически записывается как

или

.

Таблица истинности при двух аргументах имеет вид табл. 7.2

 

 

 

Таблица 7.2

X 1	X 2	Y

 

ЛЭ, осуществляющий операцию дизъюнкции, называется элементом «ИЛИ». Он реализуется логической ИМС, имеющей два и более входов и один выход принимающий значение «1» всякий раз, когда хотя бы на одном из его входов сигнал равен логической «1». Условное обозначение элемента приведено на рис. 7.1, б.

Операция «И» (логическое умножение и конъюнкция) обозначается символами «·» или «» аналитически записывается так

или

.

Таблица истинности (при двух аргументах) приведена в табл. 7.3

 

 

Таблица 7.3

X 1	X 2	Y

ЛЭ, осуществляющий операцию конъюнкции, называется элементом «И», реализуется логической ИМС с двумя и более входами и одним выходом, на котором появляется сигнал «1» только тогда, когда на все входы одновременно подана «1». Условное обозначение элемента «И» приведено на рис. 7.1.в.

Помимо рассмотренных ЛЭ широко используются универсальные ЛЭ, осуществляющие две и более логических операции одновременно. Чаще всего применяются логические элементы «ИЛИ-НЕ» (элемент Пирса) и «И-НЕ» (элемент Шеффера). Уравнение функции «ИЛИ-НЕ»

,

а функции «И-НЕ»

.

Условные обозначения этих ЛЭ приведены на рис. 7.1.г, д.

 

7.3 Основные параметры логических ИМС

 

Для оценки качества логических ИМС используются их основные параметры и характеристики. Из основных параметров выделим следующие:

1. Быстродействие – время реакции ИМС на изменение сигнала на входе.

2. Коэффициент объединения по входу - это число входов ИМС, с помощью которых реализуется логическая функция. Обычно .

3. Коэффициент разветвления по выходу характеризует нагрузочную способность ИМС и показывает максимальное число аналогичных элементов, которые можно подключить к выходу данного элемента без нарушения его работы, .

4. Помехоустойчивость – это максимальное значение помехи () на входе ИМС, при которой ещё сохраняется её нормальная работа.

5. Потребляемая мощность - мощность, потребляемая ИМС в состоянии «1» и «0».

Из характеристик рассмотрим следующие: входная – позволяет правильно рассчитывать условия согласования при подключении ИМС к выходу какого-либо источника сигнала; выходная – позволяет определить нагрузочную способность логической ИМС; передаточная – позволяет определить порог срабатывания ИМС (значение напряжений, соответствующих логической «1» и логическому «0») и её помехоустойчивость при работ друг на друга.

ЦИМС чрезвычайно удобны для интегрального исполнения.

В подавляющем большинстве они могут быть выполнены на одних активных элементах (транзисторы, диоды). Они не слишком критичны к абсолютному уровню напряжений и отличаются регулярностью структуры.