МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

С.Б.Карпов

ЦИФРОВАЯ СХЕМОТЕХНИКА: КОМБИНАЦИОННЫЕ СХЕМЫ

Учебно-методическое пособие по спецкурсу

Пермь 2014

Цифровая схемотехника

УДК 681.325

ББК 32.973.2

ККарпов С.Б. Цифровая схемотехника: комбинационные схемы. Практикум: учеб-метод. пособие по спецкурсу / Перм. гос. нац. иссл. ун-т. –1-е изд. – Пермь, 2014.– 127 с.

ISBN

В пособии рассматриваются основы цифровой схемотехники: методы расчета, построения, анализа и применения комбинационных схем.

Пособие включает: 1. Основы алгебры логики. 2. Минимизация функций алгебры логики методом Квайна и с помощью карт Карно. 3. Принципы построения и использования комбинационных схем – мультиплексоров и демультиплексоров, шифраторов и дешифраторов, сумматоров и т.д. 4. Примерные задания для выполнения лабораторных работ и описание лабораторного макета. 5. Описание возможностей программы MicroCap для анализа цифровых схем.

Издание предназначено для студентов 3-го курса физического факультета специальности «Радиофизика и электроника» и 4-го курса механикоматематического факультета специальности «Прикладная математика».

УДК 681.322

ББК

Печатается по решению редакционно-издательского совета Пермского государственного университета

Рецензент:	Прошутинский В.И., гл. специалист ОКБ «Маяк»,
г. Пермь
ISBN	© Карпов С.Б., 2014
	© Пермский государственный национальный иссле-
	довательский университет, 2014

2

Комбинационные схемы

ВВЕДЕНИЕ

Цифровые устройства – устройства, предназначенные для преобразования цифровой информации и работающие с цифровыми (дискретными, логическими) сигналами. Цифровой сигнал – такое представление информации, при котором различают только два его возможных значения: "логический 0" и "логическая 1". Эти сигналы могут быть представлены в виде напряжений низкого и высокого уровней. Это так называемый потенциальный способ представления логических сигналов. Если логическому нулю соответствует низкий уровень напряжения, а логической единице – высокий, такое представление информации называется положительной логикой. Применяется также и отрицательная логика, при которой логическому нулю соответствует высокий уровень напряжения, а логической единице – низкий. Тот факт, что любой сигнал в цифровой схемотехнике может принимать только одно из двух возможных значений, позволяет применить для описания и расчета цифровых устройств алгебру логики.

Основным понятием алгебры логики является высказывание, в отношении которого можно сказать истинно оно или ложно. С помощью логических связок из высказываний можно составлять сложные высказывания, которые тоже будут истинны или ложны. Если обозначить высказывания буквами, истинность и ложность обозначить соответственно 1 и 0 и придумать обозначения для логических связок, мы получим возможность записывать сложные высказывания в виде алгебраических выражений (функций алгебры логики).

Цифровые устройства, выходные сигналы которых зависят от входных сигналов в один и тот же момент времени, называются комбинационными схемами. Для описания комбинационной схемы с n входами и m выходами необходимо m функций алгебры логики от n переменных. Одной из основных задач при синтезе комбинационных схем является использование минимального числа логических элементов в схеме. Эта задача решается путем минимизации функций алгебры логики.

3