Логічні основи цифрової техніки (Глава 2 навчального посібника), страница 22

2. Врахування коефіцієнта об'єднання.Якщо в елементі бракує входів для реалізації терма, вдаються до багатоступеневих (деревоподібних) схем нарощування коефіцієнта об'єднання. Елементи без інверсії на виході каскадуються за схемою на рис. 2.17,а, де позначка * вказує на двомісну операцію І, АБО чи суми за модулем два. Так, коефіцієнт об'єднання m=7 на двовходових елементах І утворюється за формулою:

яка потребує m-1 елементів.

Принцип об'єднання елементів з інверсією на виході (І-НЕ, АБО-НЕ) для виконання логічної функції, однойменної з назвою елемента (рис. 2.17,б), покажемо на прикладі операції І-НЕ для m=5:

де подвійна риска означає, що одна інверсія виконується елементом І-НЕ, а друга – додатковим інвертором згідно з рис. 2.10,б, 2.11,б. При виконанні функції, протилежної назві елемента (у базисі І-НЕ виконується функція АБО-НЕ чи в базисі АБО-НЕ – функція І-НЕ), об'єднання ще більш ускладнюється (рис. 2.17, в), наприклад,

Багатоступеневими схемами можна реалізувати довільні коефіцієнти об'єднання, проте  з погіршенням швидкодії і додатковими витратами елементів. Цей недолік послаблюється застосуванням модифікованих елементів з розширеними функційними можливостями або реалізацією у мішаному базисі шляхом перетворення функцій.

3. Врахування коефіцієнта розгалуження.Навантаження на кожне джерело зовнішнього вхідного сигналу або на елемент-джерело внутрішньої змінної, яка є функцією зовнішних аргументів, легко підраховується за кількістю входжень тієї чи тієї змінної до структурної функціїпроектованої логічної схеми. Якщо ця кількість перевищує припустимий коефіцієнт розгалуження джерела, уживають заходів щодо його розвантаження.

Передусім, за допомогою додаткового елемента на вході, який відіграє роль підсилювача (рис. 2.17,г), розв'язують джерело сигналу від навантажувальних елементів, а всередині проектованої схеми при цьому замість звичайного застосовують елемент із підвищеною навантажівною здатністю (рис. 2.17,д). Якщо використовують підсилювальні елементи з інверсним виходом, відновлення аргументу здійснюють шляхом подвійного інвертування (рис. 2.17,е), а у випадку      парафазних сигналів достатньо й одного інвертування (рис. 2.17,є). Для запобігання погіршенню швидкодії через затримку в додаткових розвантажувальних елементах уживають спосіб дублювання елемента (рис. 2.17,ж), якщо він сам не перевантажує сигнал.

4. Врахування небезпечних змагань сигналів.З огляду на неоднакові затримки в попередніх елементах і різні шляхи поширення виникають так звані змагання сигналів: вони потрапляють до входів пристрою неодночасно, внаслідок чого в ньому можуть утворюватися сигнали, не передбачені за правильної роботи пристрою – ризики, зокрема, імпульсні завади. У такому разі змагання є небезпечними. Якщо, наприклад, до входів елемента І-НЕ (рис. 2.18,а) перепади сигналів х₁, х₂ потрапляють одночасно (рис. 2.18,б) або негативний фронт випереджає позитивний (рис. 2.18,в), то на виході у ризики відсутні, а якщо, навпаки, позитивний фронт випереджає негативний, виникає ризик – імпульсна завада тривалістю t_i (рис. 2.18,г), яка може спричинити хибне спрацьовування навантажувальних елементів.

Для усунення небезпечних змагань можна передбачити такий  порядок зміни рівнів, коли паразитний викид стає дуже коротким або не виникає зовсім, наприклад, штучною затримкою сигналу х₁, як на рис. 2.18,в. Проте у відносно складних ЦП запобігти ризикам таким чином важко, тому вдаються до схемних засобів їх усунення. Якщо в окремі моменти часу можлива зміна лише одного вхідного сигналу, то є змога виконати логічну схему, вільну від небезпечних змагань. Умовою цього є зв'язність сполук на діаграмі термів: усі сусідні одиничні клітинки мають бути об'єднаними хоча б однією сполукою. Ця умова виконується, наприклад, на діаграмі рис.2.13,є, а на рис. 2.5,в слід увести дві додаткові сполуки, зображені пунктиром. Проте найчастіше застосовують синхронізацію пристроїв: спрацьовування елементів визначаються моментами надходження синхроімпульсів, період яких вибирається таким, щоб перехідні процеси усталення рівнів устигли закінчитись. Згідно з рис. 2.18,г зчитуванням вхідної інформації синхроімпульсом після інтервалу t_i можна позбутися паразитного викиду.