Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Návrh kombinačního obvodu a ošetření nevyužitých vstupů Střední odborná škola Otrokovice www.zlinskedumy.cz Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Návrh kombinačního obvodu a ošetření nevyužitých vstupů Střední odborná škola Otrokovice www.zlinskedumy.cz Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li."— Transkript prezentace:

1 Návrh kombinačního obvodu a ošetření nevyužitých vstupů Střední odborná škola Otrokovice Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Miloš Zatloukal Dostupné z Metodického portálu ISSN: , financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.

2 Charakteristika DUM 2 Název školy a adresaStřední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, Otrokovice Číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ /3 AutorIng. Miloš Zatloukal Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-PE-CT/2-EL-4/6 Název DUMNávrh kombinačního obvodu a ošetření nevyužitých vstupů Stupeň a typ vzděláváníStředoškolské vzdělávání Kód oboru RVP26-41-L/52 Obor vzděláváníProvozní elektrotechnika Vyučovací předmětČíslicová technika Druh učebního materiáluVýukový materiál Cílová skupinaŽák, 19 – 20 let Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce s doplňujícím výkladem vyučujícího; náplň: návrh kombinačního obvodu a ošetření nevyužitých vstupů Vybavení, pomůckyDataprojektor Klíčová slova Obvod kombinační, sekvenční, zpětná vazba, paměť, BCD, detektor, sčítačka, nepoužitý vstup Datum

3 Obsah tématu Kombinační obvody Sekvenční obvody Návrh BCD detektoru Ošetření nevyužitých vstupů - pro AND, (NAND) - pro OR, (NOR) Návrh kombinačního obvodu a ošetření nevyužitých vstupů

4 Návrh kombinačního obvodu Podle toho, jakou funkci číslicový logický obvod realizuje rozlišujeme obvod Kombinační - jeho výstup závisí pouze na kombinaci aktuálních vstupů - má jednodušší strukturu - také jeho návrh je méně složitý (lze zde dobře uplatnit zákony Booleovy algebry) Sekvenční - jeho výstup závisí nejen na kombinaci aktuálních vstupů, ale také na stavech vstupů a výstupů v předchozím čase - obsahuje zpětnou vazbu a paměť předchozích stavů - návrh musí brát zřetel na časové hledisko - kombinace stavů v čase - pořadí stavů v čase - často potřebují časový řídicí signál (synchronizační)

5 Návrh kombinačního obvodu Navrhněte kombinační obvod, který rozpozná, zda je na jeho vstupy (D, C, B, A) přivedeno čtyřbitové dvojkové číslo v rozsahu 0 (0000) 2 až 9 (1001) 2 (jde o BCD číslo) nebo zda jde o číslo v rozsahu 10 (1010) až 15(1111) (nejde o BCD číslo). Takový obvod se označuje jako tzv. BCD detektor (bude potřeba pro konstrukci BCD sčítačky). Řešení: Nejprve co má být výsledkem? Rovnice a z ní vyplývající schéma zapojení. Kroky řešení: 1)Tabulka popisující zadání - vstupy D, C, B, A - výstup Y DCBAYPoznámka Jsou čísla BCD Nejsou čísla BCD

6 Návrh kombinačního obvodu Z tabulky je vidět, že pokud je číslo typu BCD, výstup Y = 0, pokud nejde o BCD číslo, nabývá výstup Y stavu jedna. 2) Tabulka se všemi čísly od 0 do 15, tedy dvojkově od 0000 do ) Další postup a)Úvaha a z ní návrh rovnice b)Rovnice z tabulky 4) Úprava rovnice - pomocí pravidel Booleovy algebry - pomocí mapy 5) Schéma zapojení IDCBAYPoznámka Jsou čísla BCD Nejsou čísla BCD

7 Návrh kombinačního obvodu Úvaha – logické podmínky pro Y = 1: D musí být 1 (ale D = 1 i pro čísla 8 a 9) Jaké pak musí být C a B? Jakékoliv kromě dvou nul. Z A nelze vyvodit pravidlo – nebudeme ho proto pro rovnici uvažovat. Y = 1, pokud platí D (D=1) a současně platí C nebo B (tj. jedna jednička nebo obě) Slovní popis zapíšeme symbolicky Y = D. (C + B) nebo Y = D and (C or B) – máme tak rovnici, zbývá její ověření a schéma zapojení IDCBAYPoznámka Jsou čísla BCD Nejsou čísla BCD

8 Návrh kombinačního obvodu Ověření rovnice Y = D. (C + B) tabulkou Z tabulky je vidět, že slovnímu popisu – logickým podmínkám bylo vyhověno. Podle rovnice nakreslíme schéma zapojení. DCBC+BD.(C+B) Obr. 1: Schéma BCD detektoru

9 Návrh kombinačního obvodu Rovnice z tabulky – zjednodušený zápis: Negaci nahradíme apostrofem Negace A = A’A’ Y = DC’BA’ + DC’BA + DCB’A’ + DCB’A + DCBA’ + DCBA = Čísla Pozn. Pod součiny jsou dvojkově čísla 10 až 15 – pod nimi desítková = DC’B(A’ + A) + DCB’(A’ + A) A) + DCB(A’ + A) = Pozn. Po vytknutí společných součinů platí, že (A’ + A) = 1, 1 krát cokoliv = = DC’B + DCB’ + DCB = Pozn. Lichý počet členů rovnice (3) rozšíříme na 4 – jeden už v rovnici obsažený přidáme – nejvhodnější se jeví součin DCB (lze to provést podle zákona A+A=A) = DC’B + DCB’ + DCB + = Pozn. – změníme pořadí – aby vznikly k sobě dvojice a šlo opět vytýkat IDCBAY

10 Návrh kombinačního obvodu = DC’B + DCB + DCB’ + DCB = Pozn. Změna pořadí součinů – vhodné dvojice k sobě = DB (C’ + C) + DC(B’ + B) = Pozn. Po vytknutí společných členů DB platí, že (X’ + X) = 1, 1 krát cokoliv = = DB + DC = Pozn. Vytkneme D = D(B+C) = D(C+B) Pozn. Místo B+C napíšeme C+B – aby byla rovnice upravená shodná s rovnicí podle úvahy Y = D(C+B) Závěr: Po úpravách je rovnice shodná s rovnicí získanou úvahou a tedy i schéma zapojení.

11 Ošetření nepoužitých vstupů Jde nám přitom o číslicové integrované obvody – (dále jen IO) – např. ty, které realizují funkci logických členů typu AND, OR, NAND a NOR. Pro vyšší poměr cena/výkon bývá v jednom integrovaném obvodu často několik logických členů (2 až 8). Navíc jde často o členy s několika vstupy – opět o 2 až 8. V praxi poměrně často nastává situace, kdy podle schématu tvoříme rozpis potřebných IO a potřebujeme např. už jen jeden dvouvstupový člen typu AND. Nyní můžeme řešit následující: - použít nový IO s tím, že ze čtyř jeho členů využijeme jen jeden (a ostatní tedy nebudou využity) - z použitých IO nám ale zbyl (je zatím nevyužitý) jeden člen sice typu AND ale takový, který má více vstupů než jsou právě požadované 2 (ale 3, 4, 8). Lze takový člen použít – a co se vstupem, co nepoužijeme? Nechat ho jen tak – nikam ho nepřipojit ?

12 Ošetření nepoužitých vstupů Co se může stát ? - nemusí dojít k ničemu závadnému, ale - mohou přes nezapojené vstupy pronikat do obvodu nežádoucí parazitní signály: - tyto představují rušení -navíc tak dochází k náhodným změnám stavů nikam nezapojených vstupů - a tedy k nečekanému chování takovýchto logických členů a tedy i celého číslicového systému Závěr: Nevyužité vstupy proto nenecháváme nezapojené (tj. volné) – vždy je někam připojíme – kam? Závisí to na typu logického členu - záleží na jeho funkci (AND, OR…) a také na jeho vnitřní struktuře - u dvouhodnotových členů (0,1) je v závislosti na typu členu jedna neutrální (neagresivní) a druhá je agresivní ve smyslu, že je dominantní. Př. pro AND a NAND je neutrální logická 1 a agresivní je log. 0 pro OR a NOR je naopak neutrální logická 0 a agresivní je log. 1 Proč?

13 Ošetření nepoužitých vstupů Protože pro AND platí: A. 1 = A A. 0 = 0 (tedy na A vůbec nezáleží, nula v součinu je dominantní) Pozn. Podobně to platí i pro funkci NAND Pro OR platí: A + 0 = A A + 1 = 1 (tedy na A vůbec nezáleží, jednička v součtu je dominantní) Pozn. Podobně to platí i pro funkci NOR Vše přehledně shrnuje tabulka: Jak tento poznatek využít? Logická funkceNeutrálníAgresívní AND, NAND1, A.1 = A0, A.0 = 0 OR, NOR0, A+0 = A1, A+1 =1

14 Ošetření nepoužitých vstupů AND, NAND Nepoužité vstupy připojíme přes vhodný rezistor (doporučená hodnota je 1 kΩ) na napájecí napětí Ucc (tím na vstupu zajistíme trvalý stav logické jedna) Obr. 2: AND, NAND – Ošetření nepoužitých vstupů – na log. 1

15 Ošetření nepoužitých vstupů OR, NOR Nepoužité vstupy připojíme na zem (tím na vstupu zajistíme trvalý stav logické nuly) A co nějaký jiný způsob? Je nějaký? Ano, ale s omezením. Obr. 3: OR, NOR – Ošetření nepoužitých vstupů – na log. 0

16 Ošetření nepoužitých vstupů Nevyužitý vstup (nebo i několik) lze připojit na nějaký už použitý vstup ale téhož logického členu. Je to podle rovnice A. A. A = A nebo A + A + A = A Jaká jsou omezení tohoto způsobu ošetření nepoužitých vstupů? AND, NAND – prakticky žádná, spojené vstupy se z hlediska zátěže předchozího výstupu chovají jako jeden (tedy sníží logický zisk = výstupní větvení) pouze o 1 OR, NOR Z vnitřní struktury těchto logických členů je patrné, že do uzlu spojené vstupy představuji logickou zátěž všech spojených vstupů – tedy se z hlediska větvení chovají jako nespojené a proto snižují logický zisk o více než 1 (o tolik, kolik vstupů je paralelně propojeno).

17 Ošetření nepoužitých vstupů AND, NANDOR, NOR U TTL logiky je vždy na nepřipojeném vstupu automaticky logická jedna. Obr. 4: AND, NAND – spojení vstupů Obr. 5: OR, NOR – spojení vstupů

18 Kontrolní otázky 1.Obvody, které vyžadují synchronizační signál se nazývají: a)Kombinační (např. multiplexer) b)Sekvenční (např. RS) c)Sekvenční s časováním (např. RST) 2.V rovnici pro BCD detektor se nevyskytuje bit A. Je tomu tak proto, a)Že BCD číslo je tříbitové b)Hodnota bitu neustále kolísá a nelze jej tak použít pro logické pravidlo c)Že jde o chybu 3. Proč nemůžeme libovolně propojovat vstupy log. členu typu NOR? a)Protože nesnesou trvalejší zatížení vstupů b)Protože každý vstup představuje jednotkovou zátěž a ty se sčítají c)Protože hrozí jejich poškození

19 Kontrolní otázky – správné odpovědi – červeně 1.Obvody, které vyžadují synchronizační signál se nazývají: a)Kombinační (např. Multiplexer) b)Sekvenční (např. RS) c)Sekvenční s časováním (např. RST) 2.V rovnici pro BCD detektor se nevyskytuje bit A. Je tomu tak proto, a)Že BCD číslo je tříbitové b)Hodnota bitu neustále kolísá a nelze jej tak použít pro logické pravidlo c)Že jde o chybu 3. Proč nemůžeme libovolně propojovat vstupy log. členu typu NOR? a)Protože nesnesou trvalejší zatížení vstupů b)Protože každý vstup představuje jednotkovou zátěž a ty se sčítají c)Protože hrozí jejich poškození

20 Seznam obrázků: Obr. 1: vlastní, Schéma BCD detektoru Obr. 2: vlastní, AND, NAND – Ošetření nepoužitých vstupů – na log. 1 Obr. 3: vlastní, OR, NOR – Ošetření nepoužitých vstupů – na log. 0 Obr. 4: vlastní, AND, NAND – Ošetření nepoužitých vstupů připojením na už použitý vstup Obr. 5: vlastní, OR, NOR – Ošetření nepoužitých vstupů připojením na už použitý vstup

21 Seznam použité literatury: [1] Matoušek, D.: Číslicová technika, BEN, Praha, 2001, ISBN [2] Blatný, J., Krištoufek, K., Pokorný, Z., Kolenička, J.: Číslicové počítače, SNTL, Praha, 1982 [3] Kesl, J.: Elektronika III – Číslicová technika, BEN, Praha, 2003, ISBN X [4] Pinker, J.,Poupa, M.: Číslicové systémy a jazyk VHDL, BEN, Praha, 2006, ISBN

22 Děkuji za pozornost


Stáhnout ppt "Návrh kombinačního obvodu a ošetření nevyužitých vstupů Střední odborná škola Otrokovice www.zlinskedumy.cz Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li."

Podobné prezentace


Reklamy Google