Структурный синтез бесконтактных комбинационных ДУ

После получения ДНФ условий работы, которое является первым этапом структурного синтеза для бесконтактных комбинационных ДУ, в дальнейшем выполняются следующие этапы:

= Этап 2. Выбор набора логических элементов для реализации ДУ.

= Этап 3. Объединение цепей и приведение минимизированного аналитического выражения к виду, удобному для реализации на выбранном наборе бесконтактных логических элементов.

= Этап 4. Переход от аналитического выражения к функциональной схеме.

Этап 2 заключается в выборе одного из функционально полных наборов и конкретных схем логических элементов (принципиальных схем). Этот выбор определяется условиями конкретной данной задачи: необходимостью минимального числа элементов, унификаций, экономичностью, наличием того или иного типа ячеек и т.д.

На этапе 3 производится объединение цепей и приведение аналитического выражения к виду, удобному для реализации.

Рассмотрим объединение цепей. В контактных схемах смысл объединения цепей сводится к использованию одних и тех же контактов для создания различных цепей, в бесконтактных ДУ - к использованию сигнала, снимаемого с отдельных ячеек или части схемы, для получения нескольких выходных сигналов, что важно при построении многовыходных ДУ без памяти.

В общем случае в дискретном устройстве с несколькими выходами могут встретиться 4 варианта объединения цепей, которые описываются в аналитических выражениях условий работы:

= одинаковыми группами членов в разных выражениях;

= одинаковыми отдельными членами в разных выражениях;

= одинаковыми частями членов в разных выражениях;

= одинаковыми частями членов в одном выражении (вынесение за скобки одинаковых переменных).

Объединение цепей производится с целью экономии количества элементов, необходимых для реализации ДУ.

Мы знаем, что в контактных схемах объединение цепей всегда приводит к экономии контактов. В БДУ нельзя заранее точно определить выгоду объединения цепей. Кроме того, целесообразность объединения цепей с точки зрения экономии схемных элементов в значительной степени зависит от типа логических ячеек, на которых строится БДУ.

Если в качестве системы элементов принимаются наборы элементов стандартных серий, то аналитическое выражение условий работы должно преобразовываться к виду, наиболее удобному для реализации на выбранном наборе (серии) элементов.

Приведем примеры.

Пример 1.3 Дано минимизированное выражение условий работы БДУ:

F ₁ = x ₁ x ₂ x ₃Ú x ₁ x ₄ x ₅Ú x ₆.

Рассмотрим реализацию БДУ на наборе элементов И, ИЛИ, НЕ. Для реализации функции F 1 требуется два трехвходовых элемента И и один трехвходовой элемент ИЛИ (Рисунок 1.1).

Объединим переменную x ₁ (вынесем за скобку):

F ₂ = x ₁(x ₂ x ₃Ú x ₄ x ₅)Ú x ₆.

Если реализация контактная, то выгода очевидна.

Бесконтактная реализация показана на рисунке 1.2.

Видим, что скобочная форма F ₂ содержит логических элементов на 2 больше, чем F ₁.

Итак, убедились, что в данном случае объединение одинаковых частей членов в одном выражении будто бы невыгодно, однако следует учитывать то,

Рисунок 1.1

что в одном корпусе ИМС может содержаться несколько логических элементов, тогда объединение может считаться выгодным.

Рисунок 1.2

Пример 1.4 Даны минимизированные выражения условий работы ДУ с двумя выходами: F ₁ =x ₁ x ₂Ú x ₃;

F ₂ =x ₁ x ₂Ú x ₄.

В этих выражениях имеется одинаковый член х₁х₂. Построим БДУ на основном наборе БЛЭ (И, ИЛИ, НЕ):

= без объединения (Рисунок 1.3);

= с объединением (Рисунок 1.4).

		x 3
	x 1 x 2

F 1

F 1

x 1 x 2

x 3

F 2

F 2

x 4

x 4

Рисунок 1.3 Рисунок 1.4

Очевидна экономия в один элемент И.

В литературе имеется подробный разбор всех случаев объединения цепей и указаны критерии выгоды.

Можно считать, что вынесение за скобки выгодно, если выносится более чем две переменных.

Объединение общих членов и общих групп в разных выражениях всегда выгодно, причем объединение групп членов выгоднее, чем объединение отдельных членов, входящих в эти группы.

Приведение аналитического выражения к виду, удобному для реализации, имеет целью так преобразовать исходную ДНФ, чтобы при выбранном наборе БЛЭ получить наибольшую экономию.

Как правило, необходимо использовать прием двойного инверсирования. Это требуется тогда, когда в качестве набора элементов приняты наборы: из одного элемента И-НЕ или ИЛИ-НЕ и двух элементов И и НЕ или ИЛИ и НЕ.

Этап 4 заключается в построении функциональной схемы проектируемого ДУ по полученному и преобразованному аналитическому выражению условий его работы.