Логические элементы. Типы логики. Характеристики и параметры цифровых элементов. Триггеры, счетчики, регистры

Основы цифровой техники в вопросах и ответах.

1)  Логические элементы. Типы логики.

2)  Характеристики и параметры цифровых элементов.

-  Каким параметром характеризуется быстродействие логических схем ?

-  Что такое работа переключения, как этот параметр связан с быстродействием системы ?

-  Что такое коэффициенты разветвления и объединения логических схем ? Как можно увеличить коэффициент разветвления ?

-  Какие параметры, соответствующие сигналу « 1 » нормируются для входа и выхода логического элемента ?

-  Какие параметры, соответствующие сигналу « 0 » нормируются для входа и выхода микросхемы логики ?

3)  Триггеры .

-  Счётный триггер; реализация на логических элементах.

-  Двухтактные триггеры. Особенности работы и области применения.

-  RS триггер. Принцип действия и реализация на логических элементах.(таблица истинности везде)

-  Синхронные и асинхронные триггеры, преимущества синхронизации на примере RS триггера.

-  JK триггер, принцип действия, таблица состояний.

-  D  триггер, принцип действия, таблица состояний .

4)  Счётчики .

-  Двоичный последовательный суммирующий счётчик.

-  Структура и принцип действия десятичного счётчика с принудительным обнулением.

-  Структура, принцип действия и преимущества параллельного счетчика.

-  Реверсивный двоичный счётчик.

-  Структурная схема счётчика с принудительным насчётом.

5)  Регистры.

-  Сдвиговый регистр, схема и применение.

-  Параллельный регистр; схема и назначение.

6)  Типовые комбинационные схемы.

-  Мультиплексор - принцип действия, схема и назначение.

-  Демультиплексор.

-  Дешифратор – определение, область применения, пример схемы.

-  Шифратор (кодер).

-  Арифметический сумматор – структура, принцип действия; многоразрядный сумматор – принцип построения.

7)  Разное.

-  Z – буфер, назначение применение, реализация.

-  Элемент М2, полусумматор, принцип действия, схема.

-  Программируемые логические матрицы, устройство применение.

-  Триггер Шмитта.

ОТВЕТЫ

1) Логические элементы. Типы логики.

Типы логики.

1.  РДЛ – резисторно - диодная логика.

Самый первый тип логики.

2.  ДТЛ – диодно-транзисторная логика.

3.  ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика.

Матрица диодов заменена многоэмиттерным транзистором.

4.  ЭСЛ – эмиттерно-связанная логика.

Достоинство: высокое быстродействие.

Недостатки: высокая потребляемая мощность, малая помехозащищённость, ограниченность в применении, работа в отрицательной логике.

5.  И²Л – интегрально-инерционная логика.

Строится на основе транзисторов структуры n-p-n и p-n-p. Транзистор p-n-p является инжектором, т.е. задаёт ток в базу основного транзистора n-p-n.

N-P-N – транзистор многоколлекторный. Специальные технологические и конструкторские решения позволяют уменьшить площадь элемента на кристалле и за счёт эффекта в объёме кристалла, происходит увеличение в быстродействии  при уменьшении рассеиваемой мощности.

6.  nМОП – логика.

7.  КМОП – логика.

В НАЧАЛО

2)  Характеристики и параметры цифровых элементов.

-  Каким параметром характеризуется быстродействие логических схем ?

Параметр - задержка распространения сигнала.

Сигнал на выходе логического элемента задерживается относительно входного сигнала. Эта задержка определяет не только быстродействие логических схем, но и их работоспособность.

Время задержки принято определять по уровню 0,5 Uвх и  0,5 Uвых, как показано на рисунке.

В НАЧАЛО

- 

Для увеличения быстродействия системы приходится увеличивать потребляемую мощность.

В НАЧАЛО

-  Что такое коэффициенты разветвления и объединения логических схем? Как можно увеличить коэффициент разветвления?

Коэффициент разветвления по выходу характеризует нагрузочную способность логического элемента. Определяется количеством входов однотипных элементов, которые можно подключить на выход данного элемента.

I_вых <= I_вх*n

Коэффициент разветвления можно увеличить, используя интегральные схемы расширителей по ИЛИ, обозначаемые ЛД или применить схему с открытым коллекторным выходом.

Коэффициент объединения по входу равен числу подаваемых сигналов, то есть числу входов элемента.

В одну точку два логических сигнала соединять нельзя.

-  Какие параметры, соответствующие сигналу « 1 » нормируются для входа и выхода логического элемента ?

          ЭСЛ

          КМДП

В НАЧАЛО

-  Какие параметры, соответствующие сигналу « 0 » нормируются для входа и выхода микросхемы логики ?

          ЭСЛ

          КМДП

В НАЧАЛО

3)  Триггеры.

Триггер – элементарная ячейка памяти, способная сохранять двоичную информацию (1 или 0), после снятия входного сигнала.

КЛАССИФИКАЦИЯ:

1.  По способу управления

·  Асинхронные - выходной сигнал появляется одновременно с входным.

·  Синхронные (тактируемые) - выходной сигнал появляется только при совпадении во времени входного информационного сигнала с сигналом синхронизации.

2.  По функциям

·  С раздельной установкой 1 и 0

·  С приёмом информации по одному входу

·  Универсальный

-  Счётный триггер ( Т – триггер ); реализация на логических элементах