Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 4

Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 4

Kombinációs logikai hálózatok Logikai hálózat = olyan hálózat, melynek bemenetei és kimenetei logikai állapotokkal jellemezhetők Kombinációs logikai hálózat: olyan logikai hálózat, mely kimenetei csak a bemenetek állapotaitól, kombinációitól függnek, semmi mástól. Szekvenciális logikai hálózat (sorrendi): kimenetei nem csak a bemenetek kombinációitól, hanem az előzményektől, a különböző kombinációk sorrendjétől is függenek.

Kombinációs logikai hálózatok A kimeneti jelek értékei csak a bemeneti jelek pillanatnyi értékétől függenek. x 0 x KH y 0 y x n- y m- A kimenetek egy-egy függvénykapcsolattal írhatók le. y k =f k (x 0,x, x n- )

Kombinációs hálózatok vizsgálata Az áramkör kapcsolási rajzából kiindulva a működés leírását (igazságtáblázatot vagy a logikai függvényt) eredményezi. A B A B A B Y L L L L L L H H L H H L L H H H H L L L

Kombinációs hálózatok tervezése Igazságtábla felállítása (n jel esetén 2 n sorral rendelkező táblázat) Logikai függvény felírása (Logikai függvény minimalizálása) (Hazárdmentesítés) Megvalósítás logikai kapukkal

Kombinációs hálózatok tervezése I Igazságtábla felállítása (n jel esetén 2 n sorral rendelkező táblázat) Logikai függvény felírása (Logikai függvény minimalizálása) (Hazárdmentesítés) Megvalósítás logikai kapukkal NOT, AND, OR kapuk használatával NOT, OR, AND kapuk használatával NAND kapuk használatával NOR kapuk használatával

Kombinációs hálózatok tervezése II Pl. A kizáró-vagy (XOR) függvény megvalósítása B A 0 0 0 0

NOT, AND, OR kapuk alkalmazása. Szorzatok összege (NOT, AND, OR): Karnaugh diagram Y (A B) (A B) 2. Összegek szorzata (NOT, OR, AND) Karnaugh diagram Y (A B) (A B)

XOR megvalósítása NAND vagy NOR kapukkal De Morgan tételeit alkalmazva az előző két kifejezésen: 3. NAND kapuk alkalmazása: Y Y A B A B (A B) (A B) 4. NOR kapuk alkalmazása Y Y (A B) (A B) (A B) (A B)

Funkcionális kombinációs egységek A következő funkcionális egységek logikai felépítésével, és működésével foglalkozunk: kódolók, dekódolók, multiplexerek, demultiplexerek, komparátorok, összeadok, paritásvizsgáló áramkörök.

Kódolók A kódoló egy olyan áramkör amelynek bármelyik az m - ből bemenetének az aktiválása esetén egy k bites kódot szolgál Y m decimális BCD átalakító r 0 a n I n r = 0,,,(k-), I Y 3 Y 2 Y Y 0 I 0 0 0 0 0 I 0 0 0 I 2 0 0 0 I 3 0 0 I 4 0 0 0 I 5 0 0 I 6 0 0 I 7 0 I 8 0 0 0 I 9 0 0 Decimális bemenet 0 2 3 4 5 6 7 8 9 2 4 8 BCD kimenet

Decimális BCD átalakító A táblázat alapján felírhatók az egyes kimeneteket megvalósító logikai függvények Y 0 =I +I 3 +I 5 +I 7 +I 9 Y =I 2 +I 3 +I 6 +I 7 Y 2 =I 4 +I 5 +I 6 +I 7 Y 3 =I 8 +I 9 I Y 3 Y 2 Y Y 0 I 0 0 0 0 0 I 0 0 0 I 2 0 0 0 I 3 0 0 I 4 0 0 0 I 5 0 0 I 6 0 0 I 7 0 I 8 0 0 0 I 9 0 0

Prioritásos kódoló I Ha egyidejűleg egynél több bemenet aktív, az eredmény nem meghatározható. A megoldás: a bemenetekhez prioritást rendelünk Ha egy vagy több bemenet aktív, akkor a legmagasabb prioritásúnak megfelelő eredményt kapjuk

Prioritásos kódoló II

Prioritásos kódoló III Alkalmazási példa: billentyűzet kódoló V CC Pl. 74HC47 R 7 R 8 R 9 V CC 7 8 9 Decimális bemenet () (2) (3) () (2) (3) (4) (5) (0) (6) HPRI/BCD 2 3 4 5 6 7 8 9 2 4 8 (9) (7) (6) (4) BCD kimenet 4 R 4 R 5 R 6 5 6 R R 2 R 3 2 3 2 3 4 5 6 7 8 9 2 4 8 BCD complement of key press 74HC47 (8) GND R 0 0 Floyd, Digital Fundamentals, 0 th ed

Dekódolók A dekódoló (dekóder) egy olyan áramkör amely a bemenetére adott kód alapján egyetlen kimenetet tesz aktívvá Egy bináris dekódolónak n bemenete és 2 n kimenete van (ezek közül egyidejűleg csak egy lehet aktív logikai értékű).

Bináris dekódoló 2-ról 4-re

Bináris dekóder 3-ról 8-ra A dekóder elvi rajza A 2 A A 0 Y 0 Y Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

4-ről 6-ra dekódoló Az 74HC54 típusú dekóder: a két engedélyező CS bemenet logikai ÉS kapcsolatban van, a bemenet akkor igaz, ha mindkettő alacsony (ezért vannak negáltan jelölve) Ez az áramkör az adat szempontjából alacsony logikai szintű, azaz az L az aktív szint a H CS CS szint az nem aktív. 2 A 0 A A 2 A 3 X/Y 0 2 3 4 5 6 2 7 4 8 8 9 0 2 3 4 & 5 EN 74HC54

BCD 7 szegmenses dekódoló A dekóder, BCD 842 súlyozású kódból állítja elő a 7 szegmensű kijelző vezérlésére alkalmas jeleket az a, b, c, d, e, f, g jelű kimenetein. Közös anód Közös anód Közös katód

BCD 7 szegmenses dekódoló II a Az igazságtáblázatból felírhatjuk a következő logikai függvényt: = D C B A + DCB A BA DC D CB A + DCBA D CBA D C B A 00 0 0 00 0 0 0 DC BA D C BA Zecimal D C B A a b c d e f g 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 6 0 0 0 7 0 0 0 0 0 8 0 0 0 9 0 0 0 0 0 0 X X X X X X X 0 X X X X X X X 2 0 0 X X X X X X X 3 0 X X X X X X X 4 0 X X X X X X X 5 X X X X X X X X X X X D 0 x X a = D B CA C A B C A _ A _ C a

BCD 7 szegmenses dekódoló III A függvény megvalósítassa NAND kapukkal -Az előző függvény átalakítható De Morgan tételek használatával a = D B CA CA D B CA CA D B C A C A

BCD 7 szegmenses dekódoló IV A függvény megvalósítassa 2 bemenetű NAND kapukkal

7447, BCD 7 szegmenses dekódoló LT RBI 7 2 6 3 5 A B C D 7447 V CC 6 BCD/ - seg LT RBI BI/RBO 8 GND a b c d e f g BI/RBO 4 3 2 0 9 5 4 BCD.0 k +5.0 V 7447 6 BCD/7-seg LT a BI/RBO b RBI c A d B e C f g D Rs = 330 3 3 4 2 3 5 0 6 0 8 2 9 7 5 2 4 7 8 a b c d e f g +5.0 V 3, 9, 4

BCD Decoder/Driver The 74LS47 features leading zero suppression, which blanks unnecessary leading zeros but keeps significant zeros as illustrated here. The BI/RBO output is connected to the RBI input of the next decoder. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 RBI LT 8 4 2 RBI LT 8 4 2 RBI LT 8 4 2 RBI LT 8 4 2 74LS47 74LS47 74LS47 74LS47 g f e d c b a BI/RBO g f e d c b a BI/RBO g f e d c b a BI/RBO g f e d c b a BI/RBO Blanked Blanked Depending on the display type, current limiting resistors may be required.

BCD Decoder/Driver Trailing zero suppression blanks unnecessary trailing zeros to the right of the decimal point as illustrated here. The RBI input is connected to the BI/RBO output of the following decoder. 00 0 0000 0 0 0 0 RBI LT 8 4 2 RBI LT 8 4 2 RBI LT 8 4 2 RBI LT 8 4 2 74LS47 74LS47 74LS47 74LS47 g f e d c b a BI/RBO g f e d c b a BI/RBO g f e d c b a BI/RBO g f e d c b a BI/RBO 0 0 Decimal point Blanked Blanked

MUX-DEMUX Kevés számú adathordozó (vezeték, rádióhullám, stb.) igénybevételével - nagy számú jelek továbbítására alkalmas. Adatgyűjtés, adatelosztás Analóg multiplexelés, digitális multiplexelés Byte vagy bitszervezésű multiplexelés Időmultiplexelés vagy címszerinti multiplexelés

MULTIPLEXEREK A multiplexer olyan digitális kapcsoló, amely m (m=2 n ) különböző forrásból származó adatokat kapcsol egy kimenetre. A kiválasztó bemenetek határozzák meg, hogy melyik adatforrás jele kerül a kimenetre 2 n féle adathoz 2 n különböző cím kell 2 n különböző címet n bittel tudunk előállítani,

4 x MULTIPLEXER 4 féle adathoz két különböző címbit kell 4 vonalas multiplexer blokkdiagramja 4 vonalas multiplexer áramköri megvalósítása Cím választó 0 A 0 A 0 MUX Adat kimenet A0 A D0 A0 A Adat bemenetek D 0 D D 2 D 3 0 2 3 D D2 Y D3

Multiplexer alkalmazási példák I Több digites 7 szegmenses kijelzők meghajtása egy BCD/7 szegmenses dekóderrel 4 két bemenetű (A és B) multiplexer - 74LS57 BCD/7 szegmenses dekóder - 74LS47 Vcc 2:4 dekóder 74LS39 2 5 4 3 6 0 3 A 2A 3A 4A B 2B 3B 4B Y 4 2Y 7 3Y 9 4Y 2 7 2 6 3 5 4 A B C D ~LT ~RBI ~BI/RBO OA 3 OB 2 OC OD 0 OE 9 OF 5 OG 4 5 ~A/B ~G G F E D C B A G F E D C B A CA CA 2 3 A B ~G Y0 4 Y 5 Y2 6 Y3 7

Multiplexer alkalmazási példák II Logikai függvény megvalósítása multiplexerrel A multiplexer kétszintű ÉS-VAGY felépítésű hálózat tehát multiplexer is alkalmazható a ÉS-VAGY függvények megvalósításához. A multiplexer kiválasztó bemeneteire a függvény változóit kötjük Az adatbemenetekre az igazságtáblázatban megadót értékeket kötjük Bemenetek Vcc C B A Y 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a. b. D0 D D2 D3 D4 D5 D6 D7 A B C ~G Y ~W 74LS5D. Y= P2+P4+P6+P7

Demultiplexerek A demultiplexer egy olyan digitális kapcsoló, amely egy bemenő forrást n kimenet valamelyikére kapcsolja. Általában n-ből 2 n re dekódolót használunk. A dekódoló engedélyező jele a demultiplexer adatbemenete.

Gyakorlat www.play-hookey.com/digital/ Digital Works 3.04 szimulációs program: http://www.electronics-lab.com/downloads/cnt/fclick.php?fid=52