Логические элементы

Среди систем элементов, выпускаемых промышленностью, наибольшее распространение получили логические элементы, реализующие операции: И-НЕ, ИЛИ-НЕ, И-ИЛИ-НЕ, а так же элементы булевого базиса.

В эту систему элементов входят как элементы универсального базиса: И-НЕ, ИЛИ-НЕ, так и комбинации операций булевого базиса: И-ИЛИ-НЕ.

Логические элементы характеризуются следующими параметрами:

1. коэффициентом объединения;

2. коэффициентом разветвления.

1. Коэффициент объединения. Из-за взаимных наводок в цепях передачи сигналов возникают помехи, которые суммируются при объединении нескольких цепей на одном элементе. Поэтому для исключения возможности появления недопустимо больших помех, налагаются ограничения на предельное число входных сигналов в одном элементе. Это число входов и называется коэффициентом объединения J.

Если требуемое число входов элементов больше значения J, то производится так называемое разделение входов с помощью дополнительных элементов.

Покажем процедуру разделения входов на примерах:

1) Пусть необходимо реализовать в булевом базисе функцию от четырёх аргументов f=x1x2x3x4 при J=2.

2) Пусть необходимо реализовать функцию f=в базисе И-НЕ при J=2.

Разделение входов всегда сопровождается уменьшением быстродействия т.к. увеличивается суммарное задержка сигналов.

2. Коэффициент разветвления обозначается F. Всякий реальный элемент обладает конечной нагрузочной способностью, не позволяющей подсоединить выход одного элемента к неограниченному числу входов других элементов. Нарушение нагрузочной способности приводит к искажению сигналов в схеме. Нагрузочная способность элемента характеризуется коэффициентом разветвления F, т.е. наибольшим количеством входов других элементов, которые можно подсоединить к выходу данного элемента. Если число входов элементов, подключаемых к выходу данного элемента больше F, то принимаются меры к разгрузке данного элемента. Разгрузка может выполнятся двумя способами:

1) Дублированием выходного сигнала.

2) Дублированием элемента.

Покажем, как производится разгрузка элементов на примерах:

Пусть F=4 и к выходу некоторого элемента необходимо подключить семь входов других элементов. Тогда для дублирования сигнала можно использовать два инвертора.

Пусть элемент имеет два выхода прямой и инверсный:

Недостаток этого метода заключается в увеличении задержки сигнала в схеме. От этого недостатка свободен способ разгрузки за счет дублирования элемента.