Способ увеличения числа входов и, или

В процессе разработки цифровых схем может оказаться недостаточным число входов элемента И. Увеличить число входов микросхемы (выполнить расширение по И) можно применением нескольких схем И.  Например, на двухвходовую схему И можно подать выходы с двух 4- или 8-входовых схем И (рис. 3.20, а). Получится 8- или 16-входовая схема И.

Используя разбиение исходной функции на группы с помощью формулы де Моргана, можно получить различные варианты реализации требуемой функции из имеющихся элементов. Например, шестнадцативходовый элемент И можно реализовать с помощью двух восьмивходовых элементов И–НЕ и одного двухвходового элемента ИЛИ–НЕ (рис. 3.20, б):

Тот же результат может быть получен подключением дополнительных внешних диодов и резистора к любому из входов микросхемы И–НЕ (рис. 3.20, в). Сопротивление резистора определяется в соответствии с требуемым быстродействием. С увеличением R_д задержка будет возрастать. Обычно принимают R_д = 1–2 кОм.

Рис. 3.20. Увеличение числа входов: а – с помощью нескольких микросхем И;

б – микросхем И–НЕ и ИЛИ–НЕ; в– подключением внешнего диода и резистора

Логические элементы И–НЕ наиболее характерны для семейства ТТЛ и ТТЛШ. Они производятся в виде самостоятельных микросхем, а также служат для построения других устройств. Промышленностью выпускаются микросхемы с различным числом входов, различной нагрузочной способностью и различным числом выполняемых функций. Кроме базового элемента (155ЛА1 – 2х4И–НЕ) выпускаются также 4x2И–НЕ (ЛА3), 3x3И–НЕ (ЛА4), 8И–НЕ (ЛА2), 2x4И–НЕ (ЛА6), 4x2И–НЕ (ЛА12) и др.

Схема логического элемента И–ИЛИ–НЕ (а также ИЛИ–НЕ) получается

путем подключения параллельно транзистору-расщепителю фазы дополнительных транзисторов со своими входными каскадами. На рис. 3.21, а показана принципиальная схема логического элемента 2x2И–2ИЛИ–НЕ (половина микросхемы 155ЛР1). Если входы x₁ и x₂, а также x₃ и x₄ перемкнуть, элемент будет выполнять функцию ИЛИ–НЕ.

В составе серий 155 ТТЛ и 555 ТТЛШ есть и другие, более сложные микросхемы. Они обладают большой функциональной гибкостью.

На рис. 3.22 представлена микросхема 155ЛР3. Здесь выходной сигнал:

В зависимости от сигнала на входе V схема работает как элемент 3И–НЕ либо 3ИЛИ–НЕ.

При V = 0, ,

При V = 1

Рис. 3.21. Элемент И–ИЛИ–НЕ с возможностью расширения по ИЛИ:

а – принципиальная схема;

б – условное графическое обозначение схемы с расширением по ИЛИ

Рис. 3.22. Микросхема 155ЛР3

Увеличение числа секций И–ИЛИ может осуществляться путем применения специальных микросхем – расширителей по ИЛИ (экспандеров).

Схема расширителя (155ЛД1) представлена на рис. 3.23.

Рис. 3.23. Схема расширителя 155ЛД1

Выводы к и э транзистора VT₂ расширителя подключают к точкам к и э логического элемента ИЛИ (к расщепителю фазы) (см. рис. 3.21).

Микросхема 155ЛД1 содержит два четырехвходовых расширителя. Каждый такой расширитель увеличивает задержку распространения сигнала на 3–5 нс, что следует учитывать при разработке цифровых схем. Микросхема расширителя 155ЛД3 имеет восемь входов по И.