Síntesis de circuitos digitales. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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Un nombre de instituto tan serio... No te asustes antes de tiempo. Vamos en orden.

En electrónica, a menudo se usa el término "caja negra". Esta, por supuesto, no es la caja negra que busca el Ministerio de Situaciones de Emergencia tras otro accidente del Tu-154 de Aeroflot. Otra caja...

En electrónica, una "caja negra" es un tipo de circuito que da pereza dibujar. Este circuito tiene algunas entradas, algunas salidas y sabemos exactamente cómo se comporta. Es decir, puede predecir fácilmente lo que sucederá en la salida si aplica algo a la entrada. En términos generales, el circuito de caja negra se describe mediante una expresión matemática de la forma:

y = f(x),

donde

x - señal de entrada

y - señal de salida.

Las cajas negras tienen muchos ejemplos de vida ... Tome al menos algo tan trivial como una plancha. Tiene una perilla de ajuste de temperatura y un botón de liberación de vapor: estas son las "entradas" de la caja negra. Además, tiene una superficie de calentamiento, y en ella, agujeros, son "salidas".

¿Cómo se relacionan las entradas y las salidas?

1. La temperatura de la superficie es proporcional al ángulo de rotación del mango.
2. El vapor sale de los agujeros cuando se presiona el botón.

Este ejemplo puede ser bastante primitivo, pero es obscenamente obvio. Después de todo, por la mañana, planchando pantalones, ¿no piensas en cómo funciona la plancha? Pero sabes perfectamente lo que hay que hacer con un bolígrafo y un botón para conseguir el resultado deseado...

¿Por qué soy todo esto? Y al hecho de que en tecnología a menudo hay que recurrir al concepto de "caja negra" para simplificar el desarrollo en una determinada etapa. Sin embargo, en las etapas posteriores, aún debe "desplegar" la caja negra, es decir, diseñar su circuito.

Y dado que usted y yo llevamos el orgulloso nombre de ingenieros electrónicos, y no solo accionistas-retocadores, sino también diseñadores-desarrolladores, es nuestro deber directo poder idear su esquema a partir de la descripción de la caja negra.

Por supuesto, no haremos planchas. Especialmente - en la sección de tecnología digital. Será mejor que nos ocupemos de la síntesis de circuitos digitales según la tabla de verdad.

tarea número uno

Existe un determinado elemento con dos entradas y una salida, y se conoce su tabla de verdad:

Es necesario elaborar un diagrama de este elemento basado en elementos lógicos conocidos.

Miramos cuidadosamente y pensamos ...

Nos interesan aquellas posiciones de la tabla de verdad en las que la señal de salida es 1.

¡PERO! Esto es lo que vemos: una unidad en la entrada b en cualquier caso conduce a una unidad en la salida. ¡Excelente!

Entonces podemos conectar la entrada b directamente con la salida c ... Más precisamente, podrían. Pero tenemos una unidad más en la salida, cuando se aplican ceros a ambas entradas. ¿Recuerdas qué elemento reacciona ante dos ceros? Déjame ver el párrafo anterior...

¡Así es, el elemento "O-NO"! Esto significa que la segunda unidad estará formada por el elemento OR-NOT. Dibujemos nuestro propio diagrama para cada caso:

Ahora necesitamos combinar estos esquemas en uno. Tenga en cuenta que no puede conectar directamente las salidas digitales. Entonces necesitas conectarlos a través de algún elemento. Además, este elemento debería dar una unidad a la salida si al menos una entrada tiene una unidad. Bueno, ¿qué es este elemento?

Por supuesto, es "O".

Por lo tanto:

Ese es todo el esquema. Bastante simple, ¿verdad?

Más aún peor.

El número de tarea es el siguiente

El elemento al que desea dibujar un diagrama tiene tres entradas y una salida.

En consecuencia, la tabla de verdad aumenta automáticamente a 8 líneas:

¿¿¿Entonces, qué piensas???

Hmm, esto es un poco más complicado. ¡Pero! No es difícil para nosotros, ¿verdad? Entonces, ¡adelante y con canciones!

Entonces, seleccionamos aquellas líneas en las que la señal de salida = 1. Solo hay cinco de ellas:

Ahora dibujemos un diagrama separado para cada línea seleccionada, usando solo los elementos "AND" y "NOT".

¡Todos! Ahora solo queda combinar estos esquemas en uno solo. Esto reducirá inmediatamente el número de inversores:

¿Bueno esta bien?

Explico: hicimos dos grupos de entradas: directa e inversa (es decir, "inversa"), y conectamos los elementos "Y" a estos grupos de acuerdo con los esquemas que desarrollamos antes.

Las señales de salida de los elementos "AND" se mezclan mediante un elemento "OR" de 5 entradas.

Elementos "Y" y "O" en cascada

Como puede ver, en el último circuito usamos elementos "Y" con tres entradas y un elemento "O" con hasta cinco entradas. Alguien probablemente tendrá una pregunta: ¿cuáles son sus tablas de verdad?

¡Está bien, caballeros! El elemento "AND" sigue siendo el elemento "AND", incluso con 100 entradas. En su salida, una unidad es posible solo si las unidades se aplican a todas las entradas.

Lo mismo es cierto para el elemento OR. Dará un uno si al menos una entrada tiene un uno, incluso si tiene al menos mil entradas.

Dichos elementos de múltiples entradas se pueden obtener fácilmente a partir de elementos ordinarios de dos entradas incluyéndolos en un circuito en cascada:

Si no me cree, haga una tabla de verdad para cada "paso" de la cascada, y compruébelo :)

Publicación: radiokot.ru

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