2-ma’ruza mavzu: Mantiqiy elementlar Reja: Mantiqiy elementlar. Invertorlar. Takrorlovchilar va buferlar

1-kirish	2-kirish	VA chiqishi	VA-YО‘Q chiqishi	YOKI chiqishi
YOKI-YО‘Q chiqishi
0	0	0	1	0	1
0	1	0	1	1	0
1	0	0	1	1	0
1	1	1	0	1	0

3.4 jadvali. Ikki kirishli VA, VA-YО‘Q, YOKI, YOKI-YО‘Q elementlarining chinlik jadvali.

YOKI elementi chiqishida bir hosil qiladi, qachonki loqal bitta kirishida bir bо‘lsagina (yoki birinchisida, yoki ikkinchisida, yoki uchinchisida va xokazo).

YOKI-YО‘Q elementi chiqishida nol xosil bо‘ladi, qachonki loaqal bitta kirishida bir bо‘lsa (yoki birinchisida, yoki ikkinchisida, yoki uchinchisida va hokazo) (3.4 jadval). Belgilanishiga misol: 4YOKI-YО‘Q – tо‘rt kirishli teskari chiqishli YOKI elementi.

3.15-chizmada Rossiya va boshqa davlatlarda qabul qilingan ikki kirishli VA, VA-YО‘Q, YOKI, YOKI-YО‘Q elementlarning belgilanishlari keltirilgan. Bu elementlarning hammasi 2S, OK va 3S chiqishli bо‘ladi. 3S chiqishli bо‘lganda albatta - EZ boshqarish kirishi bо‘ladi.

3.15-chizma. VA, VA-YО‘Q, YOKI, YOKI-YО‘Q elementlarning chapda chet eldagi belgilanishi va о‘ngda Rossiyadagi belgilanishlari keltirilgan.

Payqash qiyin emaski (3.4 jadvalga qaralsin), manfiy mantiq bо‘lgan holda, nolli kirish va chiqish signalida VA elementi YOKI funksiyasini bajaradi, yaʻni chiqishida nol bо‘ladi, qachonki loaqal kirishlaridan bittasida nol bо‘lsa. YOKI elementi esa manfiy mantiq bо‘lgan holda, VA funksiyasini bajaradi, yaʻni chiqishida nol bо‘ladi, qachonki barcha kirishlarida nol holat bо‘lsa. Real elektron qurilmalarida signallar xoxishiy qutbda bо‘lishi mumkin (musbat ham, manfiy ham), shuning uchun har doim har bir aniq holatga talab etiladigan elementni aniq tanlash kerak bо‘ladi. Ayniqsa murakkab funksiyani hosil qilish uchun turli, bir necha mantiqiy elementlar ketma-ket ulangan sxemalarni loyihalashtirish vaqtida, yuqorida keltirilgan vaziyatlarni inobatga olinishi zarur.

Shuning uchun loyihalashtiruvchiga VA, VA-YО‘Q, YOKI, YOKI-YО‘Q elementlarini aynan ularda kо‘rsatilgan mantiqiy funksiyani bajaruvchi sifatida qarash uncha qulay emas. Ba’zida ularni ruxsat/taʻqiqlash yoki ustma-ust/moslik elementlari sifatida qarash loyihalashtiruvchi uchun qulayroqdir.

3.16-chizmada kirish va chiqish signallarini talab etilgan vaqt diagrammasi bо‘yicha elemetlar tomonidan kirish va chiqish signallarini hosil qilishga misol keltirilgan. Chizmadagi a holat uchun ikkitali kirishlarida bir signali bо‘lganda chiqish signali birga teng bо‘lishi kerak, demak 2VA elementi kerak bо‘ladi. Chizmadagi b holat uchun loaqal kirishlaridan bittasidagi signal bir bо‘lganda chiqish signali nolga teng bо‘lishi kerak, demak 2 YOKI-YО‘Q elementi talab etiladi. Va nihoyatda v holat uchun esa chiqish signali nolga teng bо‘lish kerak qachonki, bir vaqtda 1- kirishiga bir signali kelsa, 2 - kirishiga nol signali kelsa va 3- kirishiga bir signali kelsa. Demak 3VA-YО‘Q elementi talab etiladi, lekin 2 kirishga teskarisiga oʻzgartirilgan (invetlangan) signal berilishi kerak bо‘ladi.

Kо‘rilayotgan guruxdagi har qanday mantiqiy elementni kirish signalini boshqariluvchi о‘tqazib yuboruvchi sifatida qarash mumkin (invertlangan yoki invertlanmagan).

Masalan, 2VA-YО‘Q elementi bо‘lgan holda kirishlaridan birini axborot kirishi deb va ikkinchisini esa boshqaruv kirishi deb qabul qilish mumkun. Bu holda boshqarish kirishida bir bо‘lsa, chiqish signali esa invertlangan kirish signaliga teng bо‘ladi, boshqarish kirishida nol bо‘lsa, chiqish signali doim birga teng bо‘ladi, yani kirish signalini о‘tishi taʻqiqlangan bо‘ladi. OK chiqishli 2VA-YО‘Q elementlari multipleksirlangan yoki ikki yо‘nalishli axborot yо‘lari uchun kо‘pincha boshqariluvchi bufer sifatida ishlatiladi.


3.16-chizma. VA va YOKI elementlarini tatbiqiga misollar.

Xuddi shuningdek ruxsat/taʻqiqlash elemetlari sifatida VA, YOKI, YOKI-YО‘Q elementlarini ham ishlatish mumkin (3.17-chizma). Elementlar о‘rtasidagi farq faqat boshqarish signalining qutbida, kirish signalini invertlanganligida (yoki uning bо‘lmasligi) va shuningdek kirish signalini о‘tishini taʻqiqlanishidagi chiqish signalining qiymatida (nol yoki bir).

3.17-chizma. VA, VA-YО‘Q, YOKI, YOKI-YО‘Q elemetlarida signal о‘tishiga ruxsat/taqiqlash.

Ruxsat/taʻqiqlash elemetlarini ishlatilishida quyidagi holda qо‘shimcha muammo yuzaga kelishi mumkin, qachonki signal frontiga eʻtibor qiluvchi kirishga signal chiqishdan kelganda. Ruxsat berish holatidan taʻqiqlash holatiga о‘tish vaqtida va taqiqlash holatidan ruxsat berish holatiga о‘tish vaqtida kirish signali bilan hech qanday bog‘liq bо‘lmagan chiqish signalida qо‘shimcha front hosil bо‘lishi mumkin (3.18-chizma). Bunday holat yuzaga kelmasligi uchun quyidagi oddiy talabga rioya qilish kerak bо‘ladi: agarda kirish musbat frontga etibor qilsa, u holda taʻqiqlash holati element chiqishi nol bо‘lishi kerak va aksi.

3.18-chizma. Kirish signalini taʻqiqlanganda ortiqcha frontning paydo bolishi.

Ba’zida u yoki bu qutbli ikki signalni surish funksiyasini joriy etish kerak bо‘ladi. Yani chiqish signali birinchi kirishdan signal kelganda ham hosil qilinishi kerak va shuningdek ikkinchi kirishdan ham kirish signali kelganda hosil qilinishi kerak. Agarda ikkala kirish signali musbat va chiqish signali ham musbat bо‘lsa, u holda biz YOKI funksiyasini toza kо‘rinishida ega bо‘lamiz va joriy etish uchun 2YOKI elementi ta’lab etiladi. Biroq manfiy kirish signallarida va ma’nfiy chiqish signallarida xuddi shuningdek surishni tashkil etish uchun esa 2VA elementi kerak bо‘ladi. Agarda kirish signalining qutbi chiqish signalining kerakli qutbi bilan mos tushmasa, u holda element tarkibida inversiyalash sxemasi bor element zarur bо‘ladi (musbat chiqish signalli VA-YО‘Q va ma’nfiy chiqish signalli YOKI-YО‘Q). 3.19-chizmada turli elemetlarda signalni surish variantlari keltirilgan.

Ba’zida VA, VA-YО‘Q, YOKI, YOKI-YО‘Q elementlarini turli signallarni moslik sxemasi sifatida qarash qulaydir. Yaʻni chiqish signali kirishdagi signallarga mos bо‘lganda ishlab chiqariladi (signallarning kirishlarga kelishi bir vaqtda). Agarda moslik bо‘lmasa, chiqishda signal bо‘lmasligi kerak. 3.20-chizmada bunday moslik sxemalarning tо‘rtta turli elementlardagi variantlari kо‘rsatilgan. Ular kirish signallarining qutbi bilan va shunigdek teskari chiqish signalining borligi yoki yо‘qligi bilan farq qiladilar.

3.19-chizma. Ikkita signalni aralashtirishni joriy etish.

3.20-chizma. Ikkita signalni mos tushish sxemasi.

VA, VA-YО‘Q, YOKI, YOKI-YО‘Q elementlarini birgalikda ishlatilishiga ikkita misol kо‘rib chiqamiz (3.21-chizma).

3.21-chizma. Elementlarni birgalikda ishlatilishiga misollar.

Ikki signalni aralashtirish zarur bо‘lsin va ularning har biri ruxsat etiladigan va taʻqiqlanadigan bо‘lishi mumkin bо‘lsin. Kirish signallari va ruxsat signal qutbi musbat bо‘lsin, chiqish signali esa manfiy bо‘lishi kerak. Bu holda ikkita ikki kirishli VA elementini olish kerak va ularning chiqish signallarini ikki kirishli YOKI-YО‘Q elementi yordamida aralashtirish joriy etiladi (a).

Ikkita manfiy signallarni va bitta musbat signalni aralashtirish kerak bо‘lsin va natijadagi signal ruxsat etilishi va taʻqiqlanishi mumkin bо‘lsin. Ruxsat berish signal qutbi – manfiy, chiqish signal qutbi ham manfiy. Bu funksiyani joriy etish uchun uch kirishli VA elementini, kirish signalini invertlash uchun invertlash elementini va ikki kirishli YOKI elementini olish kerak bо‘ladi (b).

VA, VA-YО‘Q, YOKI, YOKI-YО‘Q elementlarini shuningdek invertorlar yoki takrorlovchilar sifatida foydalanish ham mumkin (3.22-chizma), buning uchun ularni kirishlarini birlashtirish kerak bо‘ladi yoki ishlatilmagan kirishiga kerakli qiymatdagi signal berish kerak bо‘ladi. Ikkinchi usul afzallikka ega, chunki kirishlarni birlashtirilganda nafaqat kirish tokini oshiradi, yana bir oz element tezligini ham kamaytiradi.

3.22-chizma. Invertorlar va qaytaruvchilar.

VA funksiya oqali ancha murakkab mikrosxemalarning kirishlari birlashtiriladi. Yaʻni qandaydir funksiya bajariladi, qachonki VA orqali birlashtirilgan barcha kirishlariga kerakli qutbda signal kelsa. Kо‘pincha mikrosxemani tanlash CS kirishi VA orqali birlashtiriladi va mikrosxemaning chiqishidagi uchinchi holatni boshqarish kirishi EZ ham VA orqali birlashtiriladi. 3.23-chizmada bunday VA orqali birlashtirishga uchta misol keltirilgan. Shu bilan bir qatorda hisobga olish kerakki funksiyani bajarish uchun inversiyali kirishlariga nol signali kelishi kerak, tо‘g‘ri kirishlariga esa birlik signallari berilishi kerak bо‘ladi. Misol tariqasida KР556РT4, KР556TР5, KР1533AП14, KР1533AП15 mikrosxemalarni keltirishimiz mumkin.


3.23-chizma. Mikrosxema kirishlarini VA bо‘yicha birlashtirish.
Shu bо‘limgacha VA, VA-YО‘Q, YOKI, YOKI-YО‘Q elementlarini kо‘rib chiqishda biz ifodalanishning birinchi bosqichi doirasidan chiqmadik (mantiqiy modellar). Bu tо‘liq bо‘lishi mumkin, agarda elementlarning kirish signallari bir vaqtda yoki deyarli bir vaqtda о‘zarmasa, qachonki ularning frontlari vaqt bо‘yicha jiddiy ajratilgan bо‘lsa (elementning ushlanish vaqtidan kо‘p vaqtga). Kirish signallari bir vaqtda о‘zgaradigan bо‘lsa, barchasi ancha murakkab bо‘ladi, ikkinchi va ba’zida ifodalanishning uchinchi darajalarini tatbiq etish zarur bо‘lib qoladi. Kirish signallarining о‘zgarish vaqtida esa chiqish signali noaniq, turg‘un bо‘lmay va bashorat qilib bо‘lmaydigan bо‘lib qoladi. Buning natijasida notо‘g‘ri loyixalashtirilsa murakkab sxemaning barchasi, butun qurilma yoki hatto katta tizim ishlamasligi mumkin bо‘lib qoladi.

Masalan, 2VA-YО‘Q mantiqiy elementini olaylik. Faraz qilaylik uning kirishlariga fazalari teskari о‘zgaruvchan signallar bir vaqtda keladi deb, yaʻni biri noldan birga о‘zgarsa, ikkinchisi esa birdan nolga о‘zgaradi. U yoki bu sabab bilan (simlardan о‘tishi sababli, elementlardagi turlicha ushlanish vaqtidagi farqi va boshqalar sababli) signallardan biri ikkinchisiga nisbatan vaqt bо‘yicha sag‘al surilgan bо‘lsin (3.24-chizma). Shunda ikki kirishda qisqa vaqt davrida ikkita birlik signal bо‘ladi. Natijada chiqish bir holatdan nol holatga о‘tishni boshlaydi va shunda qisqa impuls hosil bо‘ladi. U holatini о‘zgartirib ulgurmasligi mumkin va unda impuls bо‘lmaydi. U ba’zida holatini о‘zgartirib ulgirishi mumkin, ba’zida esa ulgiraolmasligi ham mumkin va shunda chiqish impulsi bir paydo bо‘lib bir bо‘lmasligi mumkin. Bu yerda hammasi elementning tezligiga va ushlanish kattaligiga bog‘liq bо‘ladi. Oxirgi holat juda noxush holat bо‘lib, chunki u aniqlanishi eng qiyin bо‘lgan turg‘un nosozlikni keltirib chiqarishi mumkin.

3.24-chizma. 2VA-YО‘Q elementi chiqishidagi qisqa impuls.

Sxemalarning loyihalashtirish bosqichida bunday keraksiz va noxush (yoki parazit) impulslar bilan kurashish deyarli oddiy: shundek sxemotexnik yechimlarni tanlash kerakki, butunlay undan keyingi sxemalar bu impulslarga eʻtibor qilmasliklari kerak, masalan, elementlarning kirishlaridagi signallarning о‘zgarishidan sо‘ng ma’lum vaqtgacha о‘chirilgan holda bо‘lsin. Yani vaqt bо‘yicha moslashtirish zarur va turli sxema elementlarini sinxrosignallar bilan ta’minlash kerak bо‘ladi.

Misol tariqasida kо‘rilayotgan VA, VA-YО‘Q, YOKI, YOKI-YО‘Q elementlarini eng kо‘p tarqalgan tatbiqini - kodlarni tanlashni (seleksiyalashni) kо‘rib chiqamiz. Kodlarni tanlashning ma’nosi quyidagiga keltiriladi. Faraz qilaylik kodlar uzatiladigan qandaydir shina bо‘lsin deb. Bu shinada qandaydir aniq kodni paydo bо‘lganligini aniqlash zarur bо‘lsin, yani talab etilgan kirish signaliga mos bо‘lgan chiqish signalini hosil qilish kerak.

Bunday vazifani bajaruvchi sxema yetarli darajada sodda (3.25-chizma). Uning asosida kо‘p kirishli VA-YО‘Q elementi yotadi. Shu bilan birga, bir bо‘lishi kerak bо‘lgan kodning tegishli mos razryadlari VA-YО‘Q elementining kirishlariga bevosita beriladi. Nol bо‘lishi kerak bо‘lgan kodning tegishli mos razryadlari VA-YО‘Q elementining kirishlariga invertor orqali beriladi. VA-YО‘Q elementlarining chiqish signallari YOKI-YО‘Q elementi yordamida birlashtiriladi. Natijada YOKI-YО‘Q elementining chiqishida, kirishda kerakli kod bо‘lgan vaqt daqiqasida 1 chiq. signali hosil bо‘ladi.

3.25-chizma. Stroblash yordamida kodlarni tanlash.

Biroq, chiqish signalida qisqa parazit impulslar bо‘lishi mumkin bо‘lganda, kerakli kodni о‘rnatilish vaqtida va uni olinishi vaqtida noaniqlik davri paydo bо‘ladi. Bu xodisa turli razryadlarga kodlarni turli vaqtda kelishiga va tanlangan sxemaning ichki ushlanishlariga bog‘liq bо‘ladi. Undan tashqari, kirishdagi har qanday kod boshqa xohishiy kodga о‘zgarganda va hatto bu ikki kod sxema tomonidan tanlanmasa ham chiqishda qisqa parazit impulslar paydo bо‘lishi mumkin. Yaʻni kodlarning har qanday о‘zgarishi har doim noaniqlik davrini 1 chiqishda hosil qiladi.

Qanday qilib chiqishda parazit ipmulslarni paydo bо‘lmasligiga va noaniqlik holati kelib chiqmasligiga erishish mumkin bо‘ladi? Buning uchun odatda uzatilayotgan kodni stroblash yoki taktlashni ishlatish orqali erishish mumkin. Yaʻni uzatilayotgan koddan tashqari u bilan parallel kodga nisbattan vaqt bо‘yicha ushlangan STR stroblovchi yoki taktlovchi signali uzatiladi. Bu signal sxemada bо‘ladigan quyidagi jarayonlar tugagach faol holatga о‘tadi: oldingi о‘tish jaroyoni tugallangach, kodning barcha razryadlari kerakli holatni egallagach va kodga ishlov beruvchi sxema shuningdek о‘z ishini tamomlagach. Bu signal sxemada yangi о‘tish jarayonlari boshlanishidan oldin passiv holatni egallaydi. Bunga joylashtirilgan sikl nomi berilgan (yani bizning holda STR signali kod signallariga joylashtirilgan). Natijada, agarda biz sxemamizning 1 chiqishidagi chiqish signaliga STR signali bilan 2VA-YО‘Q elementi yordamida ruxsat bersak, u holda biz 1 chiqishda parazit impulslardan holi va noaniqlik holati bо‘lmagan signalni olamiz.

Sinxronlash xaqida batafsilroq kitobning keyingi boblarida sо‘z yuritiladi.

3.26-chizma. Kirish signalining fronti boʻyicha qisqa impulslarni hosil qilish.

Biroq shundek xolatlar bо‘lar ekanki, VA, VA-YО‘Q, YOKI, YOKI-YО‘Q elementlarining keltirilgan xususiyati, kirish signallarining о‘zgarishi natijasida chiqishida qisqa impulslar hosil bо‘lishi juda foydali bо‘lar ekan. Masalan, bizga mavjud signalni musbat yoki manfiy fronti bо‘yicha qisqa impulslar hosil qilish kerak bо‘lsin. U holda bu signal invertlanadi, elementlar zanjiri orqali yoki sig‘im orqali ataylab ushlanish hosil qilinadi va dastlabki signalni hamda ushlangan signalni element kirishiga beriladi (3.26-chizma). Kirish signalining musbat frontli impulslari 2VA elementida yoki VA-YО‘Q elementidan xosil qilinadi (a), kirish signalining manfiy frontli impulslari esa 2YOKI elementida yoki 2YOKI-YО‘Q elemetida xosil qilinadi (b). Agarda teskari chiqishli element bо‘lsa, u holda chiqish impulsi manfiy bо‘ladi, agarda teskari chiqishsiz bо‘lsa chiqish impulsi musbat bо‘ladi. Sxemada keltirilgan sig‘imning kattaligida impulsning davomiyligi 50 ns atrofida hosil bо‘ladi. Impulsning davomiyligini uzaytirish uchun esa sig‘im qiymatini yoki ushlanish zanjiridagi invertorlar sonini oshirish kerak bо‘ladi (invertorlar soni albatta toq bо‘lishi kerak).