книги / Типовые узлы на полупроводниковых логических и функциональных элементах серии ЭТ

которая вычеркивается, й т. д. до тех пор, пока в табли­

осталась строка, соответствующая МНЧ Х$у -^б» Х\.

В табл. 6,6 первой вычеркивается строка, соответст­ вующая МНЧ яю, которая имеет восемь крестиков в не­

реализуемой части таблицы. После ее удаления отмеча­ ется строка, соответствующая МНЧ *6, и выбирается для вычеркивания строка МНЧ xGи т. д. до тех пор, пока не ОСТануТСЯ СТРОКИ МНЧ ХдуХзо, Хю, XG.

После удаления избыточных строк может оказаться, что в некоторых столбцах реализуемой части содержит­ ся больше чем один крестик (например, табл. 6,а, состояние 410, табл. 6,6, состояния 671 и 734). Реали­ зация такой таблицы может привести к структурной избыточности. Для исключения избыточности из строк, содержащих несколько крестиков (строки МНЧ х {0 и x G табл. 6,6), выбираем ту, которая имеет наименьшее общее число крестиков (МНЧ Хю табл. 6,6), и вычерки­ ваем из нее все избыточные крестики (*). Если таких строк несколько, то выбираем ту, которая имеет мень1

* Эта формула была получена Л. Шоломовым (ИАТ, Москва).

21

По формуле (1) оценивается сложность реализации со стороны рабочих и нерабочих состояний и принима­ ется тот вариант, который имеет меньшую оценку. На­ пример, для табл. 6,а Я=41,7, а для табл. 6,6 р=37,6. Очевидно, что в выбранном примере более целе­ сообразно принять за реализуемые нерабочие состояния.

6. Построение узловых таблиц состояний. После вы­ бора реализуемых состояний функция может быть пред­ ставлена либо в виде

(3)

либо в виде

в зависимости от того, рабочие или нерабочие состояния соответственно были приняты за реализуемые. В этих формулах: Vi — произведение букв, содержащихся в t-м

чтобы произведение 'Uifi имело значение 0 для всех со­ стояний нереализуемой части таблицы, произведение

Очевидно, что для полного определения значения F следует найти функции f*.

Функция fi должна принимать значение 1 во всех состояниях реализуемой части таблицы, имеющих кре­ стик в данной строке, и значение 0 во всех состояниях

22

б)

f 2 = X s-\-X5-\-Xi -\-X1-^-Xi~\-Xi(lX a

/ ? = 1 0

24

t t родолжение табл, f

г)

ным алгоритмом могут возникнуть следующие особые

случаи.

а) При подсчете числа крестиков в реализуемой ча­ сти таблицы может оказаться, что в некоторых столбцах нет ни одного крестика. В этом случае в таблице реали­ зации следует добавить строку, соответствующую функ­ ции, которая принимает значение 1 в тех столбцах реализуемой части, где крестики отсутствуют, и значе­ ние 0 во всех состояниях нереализуемой частицы табли­ цы. Отсюда следует, что узловая таблица состояний этой функции должна содержать в качестве рабочих те реализуемые состояния, которые не имеют ни одного крестика, и в качестве нерабочих — все нереализуемые состояния.

25

Сам факт стгутствия крестиков в Некоторых состоя­ ниях указывает на то, что эти состояния не имеют обя­ зательных букв. Поэтому к полученной узловой таблице операции 1 и 2 неприемлемы. Для такой узловой табли­ цы состояний таблицу реализации строят на основании следующего алгоритма.

Столбцам таблицы реализации ставятся в соответст­ вие все рабочие и нерабочие состояния узловой таблицы, состояний, а ее строкам — все переменные и их инвер­ сии, за исключением тех переменных, которые не изме­ няют своих значений во всех состояниях узловой табли­ цы. Полученная таблица преобразовывается как и в п. 3 для случая реализуемых рабочих и нерабочих состояний, затем сравнивается сложность вариантов.

Полученную в результате синтеза функцию следует проверить, не реализует ли она другие состояния. Если такие состояния в реализуемой части есть, то следует восстановить крестики в этой строке в этих состояниях и исключить их из других строк. Только после этого приступают к реализации других доопределяющих функций.

б) Если число МЧЯ и оставшихся после вычеркива­ ния МНЧ строк больше числа входов элемента ИЛИ, то имеют место следующие положения:

1)если элемент ИЛИ допускает по условиям зату­ хания сигнала включение на его вход другого элемента ИЛИ, то следует размножить его входы, включив на некоторые из них необходимое число элементов ИЛИ;

2)если элемент ИЛИ не допускает по условиям за­ тухания включение на его вход другого элемента ИЛИ, то в таблице реализации следует оставить (п—k—1)- строку (где п — число входов элемента ИЛИ, k — число

МЧЯ) с наименьшим га*, исключив остальные. Взамен удаленных в таблице следует добавить строку, которая соответствует функции, принимающей значение 1 в тех состояниях реализуемой части, в которых после уда­ ления строк, отсутствуют крестики, и значение 0 во всех состояниях нереализуемой части таблицы.

Так как в принятом базисе только элемент НЕ является усилителем, то структура, реализующая эту функцию, должна иметь на выходе элемент НЕ. Поэто­ му при реализации узловой таблицы со стороны рабо-

26

чих состояний на выходе структуры следует включать последовательно два элемента НЕ. Отсюда следует, что при подсчете сложности реализации по формуле 5 должно принимать значение: 5 = 2 — при рабочих состоя­ ниях, 5= 1 — при нерабочих состояниях.

Очевидно, что эта функция, так же как и функция, рассмотренная в п. «а», должна реализоваться в первую

числа входов элемента И, то:

1)если элемент И по условиям затухания сигнала допускает включение на его вход другого элемента И, то следует размножить его входы;

2)если элемент И не допускает по условиям затуха­ ния включения на его вход другого элемента И, то на его вход следует включить выход элемента НЕ, инверсирующего выход элемента ИЛИ, на вход которого по­ даны инверсные значения оставшихся переменных.

Переход к структуре на базе элемента ИЛИ — НЕ

Для перехода от структуры на базе элементов И, ИЛИ и НЕ к структуре на базе элемента ИЛИ — НЕ следует провести следующие преобразования:

1) если на выходе структуры имеется элемент ИЛИ, то его следует заменить на два последовательно вклю­ ченных элемента ИЛИ — НЕ;

2)если на‘выходе структуры имеется элемент ИЛИ, включенный на вход элемента НЕ, то их следует заме­ нить одним-элементом ИЛИ —НЕ;

3)элемент И следует заменить на элемент ИЛИ— НЕ, на входы которого подать инверсные значения пе­ ременных, которые были поданы на входы элемента И.

Если на вход элемента И был подан выход элемента ИЛИ, то этот элемент следует заменить на элемент

ИЛИ — НЕ, не изменяя значений переменных, подан­ ных на вход элемента ИЛИ.

Если в свою очередь на некоторые входы элемента ИЛИ подключены выходы других элементов, то они заменяются на основании вышеизложенных пп. 1, 2 и 3.

При синтезе структуры рассмотренным алгоритмом для последующего перехода к структуре на базе элемен­ та ИЛИ — НЕ следует принимать число входов элемен-

27

тов, равное числу входов элемента ИЛИ—НЕ; в выра­ жении 5 заменить на

В качестве примера на рис. 1,6 показана структура на базе элемента ИЛИ — НЕ, полученная из структуры рис. 1 ,а.

%10

Г Л А В А В Т О Р А Я

ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ ОДНОТАКТНЫХ

ИМНОГОТАКТНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ

СПОМОЩЬЮ ЭЛЕМЕНТОВ СЕРИИ ЭТ

3.РЕАЛИЗАЦИЯ ОСНОВНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИИ

Подробно элементы серии ЭТ описаны в работе [Л. 1]. Список элементов этой серии приведен в прило­ жении 1. Различные логические функции могут быть реализованы с помощью элементов ЭТ-Л01 (ИЛИ—НЕ), ЭТ-Л02 (ИЛИ, И), ЭТ-ЛОЗ (ТРИГГЕР), ЭТ-Л04 (Мощ­ ный триггер), ЭТ-ЛОб и ЭТ-Л06 (потенциально-импульс­ ные ячейки).

Принципиально любую логическую функцию можно реализовать на одном элементе ЭТ-Л01 (функция ИЛИ — НЕ); однако в некоторых случаях это приводит

28

к увеличению общего числа элементов в системе по сравнению с реализацией на наборе элементов ИЛИ, И, ИЛИ — НЕ, ТРИГГЕР.

В логических схемах могут быть также использова­ ны усилитель согласования ЭТ-У01 и усилитель мощ­ ности ЭТ-У02, выполняющие функцию НЕ.

эмиттером к общему проводу (условно земле), коллек­ тором через сопротивление нагрузки RK\ — к Uu, а ба-

Рис. 2. Схемы подачи сигналов на элемент ИЛИ—НЕ (ЗТ-Л01).

а — от аналогичного элемента; б — через диодную пристав­

ку ИЛИ.

зой через реостатные входы Rc связан с источниками сигналов. Источниками сигналов (команд) могут являться бесконтактные, а также и контактные устрой­ ства или другие логические элементы. При этом необ­ ходимо, чтобы напряжение входа имело только два дискретных уровня 0 и 1. Входное напряжение, соответ­ ствующее сигналу 1, для всей системы элементов равно минус 4—12 в, Полярность напряжения при сигнале

29

1 — отрицательная по отношению к общей точке схемы

иисточника сигнала.

Всхеме рис. 2,а в качестве источника сигнала ис­ пользуется выход предыдущего логического элемента ИЛИ — НЕ. При закрытом транзисторе Т на вход эле­ мента ИЛИ — НЕ поступает отрицательный потенциал,

Рис. 3. Схема подачи входных сигналов на элемент ИЛИ—НЕ через диодную приставку И.

соответствующий сигналу 1. При этом обеспечивается

Если при этом базовый ток /б больше /б.н (тока, при котором транзистор насыщается), то в коллекторной це­ пи транзистора Т\ протекает ток нагрузки, величина ко­ торого в основном определяется сопротивлением

*К1 (^K^'^n/^Kl) •

При разомкнутой цепи источника сигнала, т. е. при = или при сигнале входа 0 (транзистор Т от­ крыт) напряжение смещения Ucм через сопротивление Rcu обеспечивает надежное запирание транзистора Т\. Связь элемента ИЛИ — НЕ с источниками сигналов может осуществляться также через диодные схемы ИЛИ (ЭТ-Л02). При этом, как видно из рис. 2,6, обеспечи­ вается замкнутая цепь для входного сигнала через пря­ мое сопротивление диода Д 2 и сопротивление нагрузки

Як1 к ( U л ) .

На рис. 3 показана схема подачи входных сигналов на элемент ИЛИ — НЕ через диодную приставку И. Когда транзистор Т\ закрыт, ток через диод Д\ не про-

30