39. Каковы основные характеристики, используемые для оценки динамических свойств лэ?

При изменении входного сигнала ЛЭ выходной сигнал формирователя: а) начинает изменяться не сразу (имеет место задержка распространения через элемент), и б) сигнал на выходе изменяется далеко не мгновенно (с конечной скоростью)

Две основные динамические характеристики ЛЭ – 1) время переключения, 2) задержка распространения.

Эти две характеристики не имеют общепринятых определений. На рисунке предлагается измерять время переключения от уровня 10% до уровня 90%. Но не определено, что такое V₀и V₁.

Быстродействие логических элементов определяется скоростями их перехода из одного состояния в другое. Быстродействие ЦУ определяется задержками сигналов, как в логических элементах, так и в цепях их межсоединений.

Временные диаграммы переключения инвертирующего логического элемен­та (рис. 1.3) показывают длительности характерных этапов переходных про­цессов, отсчитываемые по так называемым измерительным уровням. Мо­ментом изменения логического сигнала считают момент достижения им по­рогового уровня. Часто за пороговый уровень принимают середину логиче­ского перепада сигнала, т. е. 0,5(U₀+U₁). На временных диаграммах показаны задержки распространения сигнала при изменении выходного напряжения элемента от U₁ до U₀ и обратно (t¹⁰ и t⁰¹). Очень часто для упрощения расчетов пользуются усредненным значением задерж­ки распространения сигнала t₃ = 0,5(t¹⁰ + t⁰¹).

Рис. 1.3. Временные диаграммы процессов переключения логического элемента

Следует обратить внимание на то, что усреднение согласно приведенному соотношению не относится к технологическому разбросу задержек. Также следует заметить, что справочные данные о задержках соответствуют опре­деленным условиям измерений, указанным в справочниках. Если условия работы элемента отличаются от условий измерения, то может потребоваться коррекция справочных данных.

На быстродействие ЦУ влияют также емкости, на перезаряд которых требу­ются затраты времени. В справочных данных приводятся входные и выход­ные емкости логических элементов, знание которых позволяет подсчитать емкости нагрузки в узлах схемы.

40. Что такое «многоразрядный логический вентиль» и для какой цели он используется?

Логический элемент – фрагмент цифрового устройства, имеющий несколько логических входов и логический выход, причем сигнал на выходе этого фрагмента есть одна из простых логических функций от сигналов на входах этого фрагмента. Некоторые примеры:

Логический элемент «И». Это фрагмент, имеющий два входа x0, x1 и один выход y, причем значение логической переменной на выходе связано со значениями логической переменной на двух входах логической функцией коньюнкции y=x0 & x1. Такой фрагмент называют логическим элементом “И” с двумя входами или двухвходовым конъюнктором (в английской терминологии “AND gate”).

Условное графическое обозначение элемента «И»приведено на рисунке.

Из предыдущего рассмотрения видно, что входные сигналы входят в выражение логической функции симметрично, т.е. входы равноправны. Однако нередко один из двух входов конъюнктора рассматривают как вход данных d (data), а другой, как вход управления c (control). Если вход управления c=0, то на выходе конъюнктора y также 0, независимо от состояния входа данных. Если же вход управления c=1, то выход y повторяет состояние входа данных: y=c & d = 1 & d = d. Конъюнктор, используемый таким образом, часто называют «вентилем» (по английски gate), или управляемым пропускателем. Несколько двухвходовых конъюнкторов, у которых объединены входы c, позволяют разрешать или запрещать передачу входного двоичного слова x_nx_n-1…x₁x₀ на выходы y_n…y₀ (см. рис.)

Хотя это не самая простая логическая цепь, она имеет логическую глубину 1.

Такую комбинацию нескольких конъюнкторов называют многоразрядным вентилем.