МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
Кафедра
Лабораторна робота №2
Логічні елементи
з курсу: “Компьютерна схемотехніка”
Мета роботи
Вивчення основних характеристик логічних інтегральних мікросхем і дослідження функції двох змінних алгебри логіки Буля на базі мікросхеми К155ЛАЗ.
ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ
Функція, що залежить від n змінних х1х2,...,хn, називається булевою, або перемикаючою, якщо функція f і любий з її аргументів хi, і є приймають значення тільки з множини {0;1}. Аргументи булевої функції також називаються булевими.
Логічні схеми виконують операції над змінними, котрим ставлять у відповідність елекгричні сигнали, що можуть, як і змінні, приймати лише два значення. Такими сигналами можуть бути присутність напруги не менше заданої величини або відсутність її (останньому поняттю відповідає припущення, що напруга не перевищує деякої заданої достатньо малої величини). Ці сигнали, що визначаються рівнем напруги називаються потенціальними, а схеми, що їх використовують - потенціальними логічними схемами. Логічним змінним можуть відповідати також наявність або відсутність тактового імпульсу у визначені моменти часу. Такі сигнали і логічні схеми, що їх використовують, називають імпульсними. Якщо прийнято, що високий рівень сигналу відповідає логічній одиниці “1”, а низький логічному нулеві “0”, то така логіка називається додатньою, в протилежному випадку говорять про від’ємну логіку.
Основні (базові) логічні елементи показані на рис.1.
логічний елемент "І" (AND);
логічний елемент "АБО" (ОR);
логічний елемент "Виключаюче АБО" (ХОR);
логічний елемент "НІ" (Інвертор) (INV);
логічний елемент "АБО-НІ" (NOR).
Рис 1. Умовні позначення логічних елементів.
В даній лабораторній роботі при дослідженні базових елементів булевої логіки використовують логічні елементи потенціального типу на біполярних транзисторах (мікросхема К155ЛАЗ).
Існує декілька простих логічних функцій, які можна реалізувати відповідно з допомогою декількох логічних схем:
а) логічне заперечення (інверсія, операція "НІ") полягає в отриманні змінної, що протилежна до даної, У = ā
б) логічне додавання (диз'юнкція, операція "АБО") полягає в тому, що функція приймає значення рівне 1, якщо хоча б один з аргументів рівний 1, У = a v b
в) логічне множення (кон'юнкція, операція "І") полягає в тому, що функція приймає значення рівне 1, якщо всі аргументі одночасно рівні 1, У= a ^ b
г) заперечення кон’юнкції (штрих Шеффера, операція "І-НІ"), яка містіть в собі логічне множення і заперечення, У= ā
д) заперечення диз'юнкції (стрілка Пірса, операція "АБО-НІ”), яка містить в собі логічне додавання і заперечення, У = ā
Логічні схеми, що реалізують останні дві функції, мають дві частини: перша являє собою схему, котра реалізує функцію множення і додавання, друга являє собою інвентор, побудований в простішому випадку на одному транзисторі. В зв'язку з тим, що з допомогою штриха Шеффера або стрілки Пірса можна вирішити будь-яку логічну задачу (обидві ці функції володіють необхідною і достатньою функціональною повнотою) за допомогою логічної схеми одного лише типу "І-НІ" чи "АБО-НІ можна повністю побудувати будь-який цифровий пристрій. Тому в інтегральному виконанні найбільше розповсюдження знаходять ці два види логічних схем. Зустрічаються логічні елементи на біполярних транзисторах, що являють собою об'єднання двох попередніх схем; їх входи розділені на частини -всередені кожної частини виконується операція "І", а між частинами операція "АБО" з подальшою операцією "НІ" (логічні елементи "I-АБО-НІ). Такі схеми дозволяють економити число інвенторі...
