Bramki_teor.pdf
(
1553 KB
)
Pobierz
BRAMKI
Konspekt do ćwiczeń laboratoryjnych
z przedmiotu „TECHNIKA CYFROWA”
http://layer.uci.agh.edu.pl/maglay/wrona
SPIS TREŚCI
1. SYMBOLE PODSTAWOWYCH BRAMEK, ICH TABELE PRAWDY ORAZ
WŁASNOŚCI .............................................................................................................................. 4
1.1. Opis podstawowych własności bramek logicznych............................................................4
1.2 Wymienność bramek .............................................................................................................6
1.3 Miejsce symbolu negacji stanu .............................................................................................6
2. PODSTAWOWE OKREŚLENIA I KLASYFIKACJE CYFROWYCH UKŁADÓW
SCALONYCH............................................................................................................................. 7
3. ZASADNICZE PARAMETRY CYFROWYCH UKŁADÓW SCALONYCH ....................... 8
3.1. Szybkość działania ................................................................................................................8
3.2. Moc strat................................................................................................................................9
3.3. Odporność na zakłócenia .....................................................................................................9
3.4. Zgodność łączeniowa i obciążalność .................................................................................12
4. UKŁADY CYFROWE RODZINY TTL.................................................................................... 13
4.1. Podstawowa bramka TTL .................................................................................................14
4.1.1. Stany statyczne bramki ...............................................................................................15
4.1.1.1. Stan włączenia (niski stan na wyjściu bramki) .............................................. 16
4.1.1.2. Stan wyłączenia (stan wysoki na wyjściu) ..................................................... 17
4.1.2. Przełączanie bramki ....................................................................................................18
4.1.3. Charakterystyka wejściowa.........................................................................................20
4.1.4. Inne rodzaje bramek serii TTL....................................................................................20
4.1.4.1. Bramka z otwartym kolektorem ..................................................................... 21
4.1.4.2. Bramka trójstanowa ...................................................................................... 23
4.1.4.3. Bramka z układem Schmitta .......................................................................... 24
4.2. Podstawowe bramki innych serii.......................................................................................26
4.2.1. bramki Schottky’ego (rodzina 74S) ...............................................................................27
4.2.2. Bramka TTL NAND Schottkyego małej mocy 74LS.................................................28
4.2.3. Bramka ALS (Advenced Low Power Schottky).........................................................30
4.2.4. Bramka typu F (FAST) ...............................................................................................30
4.2.5. Bramka AS (Advenced Schottky)...............................................................................32
5. UKŁADY SCALONE RODZINY CMOS ................................................................................. 34
5.1. Krótki opis rodziny.............................................................................................................34
5.2. Zestawienie zasadniczych parametrów rodziny CMOS. ................................................35
5.3. Podstawowe bramki CMOS – budowa, zasada działania, charakterystyki..................37
5.4 Inne bramki rodziny CMOS...............................................................................................38
2
http://layer.uci.agh.edu.pl/maglay/wrona
5.4.1. Bramki NAND i NOR.................................................................................................38
5.4.2 Bramka transmisyjna....................................................................................................42
5.5. Charakterystyki bramek CMOS.......................................................................................43
5.6. Porównanie rodzin TTL i CMOS......................................................................................44
5.6.1 Napięcie zasilania ........................................................................................................44
5.6.2 Wejścia bramek............................................................................................................45
5.6.3 Wyjścia bramek............................................................................................................45
5.6.4 Szybkość i moc ............................................................................................................45
5.6.5 Odporność na zakłócenia .............................................................................................46
5.7. Wady układów TTL i CMOS ............................................................................................46
5.8. Porównanie charakterystyk...............................................................................................47
6. SPRZĘGANIE ZE SOBĄ UKŁADÓW CYFROWYCH Z RÓŻNYCH RODZIN ............... 50
6.1. Współpraca układów TTL i CMOS z zewnętrznymi układami sprzęgającymi ...........53
6.2. Problem niewykorzystanych wyprowadzeń bramek i jego konsekwencje....................55
6.2.1 Bramki TTL .................................................................................................................55
6.2.2 Bramki CMOS .............................................................................................................56
6.3. Sygnały cyfrowe a długie przewody ..................................................................................57
6.3.1. Połączenia lokalne - stany przejściowe w stopniach wyjściowych. ...........................57
6.3.2. Szpilki powstające przy sterowaniu obciążeniami pojemnościowymi .......................59
6.3.3. Połączenia między płytkami .......................................................................................59
7. LITERATURA ............................................................................................................................. 60
3
http://layer.uci.agh.edu.pl/maglay/wrona
1. SYMBOLE PODSTAWOWYCH BRAMEK, ICH TABELE PRAWDY
ORAZ WŁASNOŚCI
1.1. OPIS PODSTAWOWYCH WŁASNOŚCI BRAMEK LOGICZNYCH
Symbole podstawowych bramek logicznych wraz z tabelami prawdy zebrano w tab. 1.1.
Bramka AND realizuje funkcję iloczynu logicznego. W algebrze Boole’a symbolowi AND odpo-
wiada kropka (⋅). Wyjście bramki AND jest w stanie wysokim tylko wtedy, gdy oba wejścia są w
stanie wysokim. Dostępne są bramki 3- i 4- wejściowe, czasem także o większej liczbie wejść (np.
8-wejściowa bramka AND będzie miała wyjście w stanie wysokim tylko wtedy, gdy wszystkie wej-
ścia będą w stanie wysokim). Wyjście bramki OR jest w stanie wysokim, jeżeli którekolwiek z
wejść jest w stanie wysokim. W przypadku ogólnym bramki mogą mieć dowolną ilość wejść. Ty-
powy układ scalony zawiera cztery bramki 2-wejściowe lub trzy bramki 3-wejściowe lub dwie 4-
wejściowe (np. wyjście 4-wejściowej bramki OR będzie w stanie wysokim, jeżeli przynajmniej jed-
no jej wejście będzie w stanie wysokim).
Bramka NAND to zanegowany iloczyn, funkcję realizowaną przez tę bramkę można łatwo wytłu-
maczyć wykorzystując prawo de Morgana:
⋅
Bramkę NAND można zastąpić bramką OR z zanegowanymi wejściami. Taką operację można wy-
konać także w drugą stronę. Wyjście bramki NAND jest w stanie wysokim, gdy przynajmniej jedno
wejście (lub wszystkie) będzie w stanie niskim.
Bramka NOR to zanegowana suma, funkcję realizowaną przez tę bramkę można łatwo wytłumaczyć
wykorzystując prawo de Morgana:
=
A
B
+
Bramkę NOR można zastąpić bramką AND z zanegowanymi wejściami. Taką operację można wy-
konać także w drugą stronę. Wyjście bramki NOR jest w stanie wysokim tylko wtedy, gdy wszyst-
kie wejścia są w stanie wysokim.
Bramka XOR realizuje dodawanie bitów modulo-2. Wyjście bramki XOR jest w stanie wysokim,
jeżeli jedno albo drugie wejście jest w stanie wysokim. Mówiąc inaczej, wyjście jest w stanie wyso-
kim, jeżeli stany wejść są różne.
Wyjście bramki XNOR jest w stanie wysokim, jeżeli wszystkie wejścia są w tym samym stanie.
Mówiąc inaczej, wyjście jest w stanie wysokim, jeżeli wszystkie wejścia są w stanie wysokim lub
wszystkie wejścia są w stanie niskim
1
. Często potrzebujemy zmienić stan logiczny na przeciwny
(nazywa się to również negowaniem stanu logicznego). Jest to funkcja inwertera. Bufor jest to
bramka realizująca funkcję Y=A, o zwiększonej wydajności prądowej.
B
=
A
⋅
B
1
Funkcja A
1
⊕A
2
⊕...⊕A
n
=1, gdy nieparzysta ilość A
n
jest w stanie 1, natomiast funkcja A
1
⊗A
2
⊗...⊗A
3
=1, gdy parzysta
ilość A
n
jest w stanie 1.
4
BA
+
A
http://layer.uci.agh.edu.pl/maglay/wrona
Rodzaj bramki
Symbol bramki
Tabela prawdy
A
B
Y ⋅
=
A
B
0
0
0
AND
0
1
0
1
0
0
1
1
1
A
B
Y ⋅
=
A
B
0
0
1
NAND
0
1
1
1
0
1
1
1
0
A
B
Y +
=
A
B
0
0
0
OR
0
1
1
1
0
1
1
1
1
A
B
Y +
=
A
B
0
0
1
NOR
0
1
0
1
0
0
1
1
0
A
B
Y ⊕
=
A
B
0
0
0
EX-OR
0
1
1
1
0
1
1
1
0
A
B
Y ⊗
=
A
B
0
0
1
EX-NOR
0
1
0
1
0
0
1
1
1
A
Y =
A
INWERTER
0
1
1
0
A
Y =
A
BUFOR
0
0
1
1
Tab. 1.1 Symbole podstawowych bramek i ich tablice prawdy
5
Plik z chomika:
zimii
Inne pliki z tego folderu:
nov6ka-3.pdf
(550 KB)
KAV6.0.2.zip
(19432 KB)
bramki1.pdf
(266 KB)
bramki.pdf
(218 KB)
Bramki_teor.pdf
(1553 KB)
Inne foldery tego chomika:
Czasowniki nieregularne CD I Angielski do słuchania
elektronika
Galeria
programy
Prywatne
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin