数字电路的合成。方案、说明

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数字电路的综合。无线电电子电气工程百科全书

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这么正经的学院名……不要着急。让我们按顺序走吧。

在电子领域，经常使用术语“黑匣子”。当然，这并不是紧急情况部在 Aeroflot 的 Tu-154 再次坠毁后正在寻找的黑匣子。另一个盒子...

在电子学中，“黑匣子”是一种懒于绘制的电路。该电路有一些输入，一些输出，我们确切地知道它的行为方式。也就是说，如果对输入应用某些内容，您可以轻松预测输出会发生什么。粗略地说，黑盒电路由以下形式的数学表达式描述：

y = f(x)，

哪里

x - 输入信号

y - 输出信号。

数字电路的合成

黑匣子里有很多生活中的例子……至少以熨斗这样的小东西为例。它有一个温度调节旋钮和一个蒸汽释放按钮——这些是黑匣子的“输入”。此外，它还有一个加热表面，其中的孔是“出口”。

输入和输出如何相关？

表面温度与手柄的旋转角度成正比
按下按钮时，蒸汽会从孔中流出。

这个例子可能相当原始，但是却非常明显。毕竟，早上熨裤子的时候，你就没有想过熨斗是如何工作的吗？但您非常清楚需要用笔和按钮做什么才能获得所需的结果......

为什么我是这一切？事实上，在技术领域，人们常常不得不求助于“黑匣子”的概念，以简化某一阶段的开发。然而，在后续阶段，你仍然要“展开”黑匣子——即设计它的电路。

由于你和我都享有电子工程师的光荣称号，而不仅仅是股东兼修补师，而且还是设计师兼开发人员，因此我们的直接责任是能够从黑匣子的描述中提出其方案。

当然，我们不会制造熨斗。特别是在数字技术部分。我们最好根据真值表来处理数字电路的综合。

任务一

有一个元素有两个输入和一个输出，它的真值表是已知的：

数字电路的合成。任务一的图片

有必要根据已知的逻辑元素绘制该元素的图表。

我们仔细观察和思考...

我们对真值表中输出信号为 1 的位置感兴趣。

但！这是我们所看到的：输入 b 处的一个单元无论如何都会导致输出处的一个单元。伟大的！

数字电路的合成。又是真值表

所以我们可以连接输入 b 直接输出 c ...更准确地说，他们可以。但是当两个输入都应用零时，我们在输出端多了一个单元。还记得哪个元素对两个零有反应吗？让我看一下前面的段落...

没错，就是“或非”元素！这意味着第二个单元将由 OR-NOT 元素形成。让我们为每种情况画出我们自己的方案：

数字电路的合成。两种方案

现在我们需要将这些方案合二为一。请注意，您无法直接连接数字输出。所以你需要通过一些元素将它们连接起来。此外，如果至少一个输入具有单位，则该元素应该为输出提供一个单位。那么这个元素是什么？

当然，它是“或”。

所以：

数字电路的合成。任务一的就绪方案

这就是整个计划。很简单，对吧？

更糟的是。

任务编号如下

您要绘制图表的元素具有三个输入和一个输出。

因此，真值表自动增加到 8 行：

数字电路的合成。下一个任务的图片

所以你怎么看？？？

嗯，这有点复杂。但！这对我们来说并不难，不是吗？然后 - 带着歌曲前进！

因此，我们选择输出信号 = 1 的那些行。其中只有五个：

数字电路的合成。高亮线

现在，让我们仅使用“AND”和“NOT”元素为每条选定的线绘制一个单独的图表。

数字电路的合成。五种方案

全部！现在只剩下将这些方案合二为一了。这将立即减少逆变器的数量：

数字电路的合成。最终的任务编号方案如下

哦，那好吧？

我解释一下：我们做了两组输入——直接输入和反向输入（即“反向”），并根据我们之前开发的方案将“AND”元素连接到这些组。

“AND”元件的输出信号使用5输入“OR”元件进行混合。

级联“AND”和“OR”元素

正如您所看到的，在上一个电路中，我们使用了具有三个输入的“AND”元件和具有多达五个输入的“OR”元件！有人可能会有一个疑问：他们的真值表是什么？

没关系，先生们！即使有 100 个输入，“AND”元素仍然是“AND”元素。在其输出处，只有当单位应用于所有输入时，单位才是可能的。

OR 元素也是如此。如果至少一个输入为 XNUMX，即使它至少有 XNUMX 个输入，它也会给出 XNUMX。

通过将它们包含在级联电路中，可以很容易地从普通的双输入元件中获得这种多输入元件：

数字电路的合成。逻辑级联

如果您不相信我 - 为级联的每个“步骤”制作一个真值表 - 并检查:)

出版：radiokot.ru

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