2. Задание 1.2.6,101

   1. Условие задачи

Построить только на одной ИМС КР1533КП2 комбинационный узел, выполняющий функцию трех переменных.

2. Краткие теоретические сведения

При построении сложных систем в цифровой технике в качестве элементной базы применяют функционально завершенные и конструктивно оформленные в виде ИМС узлы, построенные на базе логических и запоминающих элементов.

Комбинационные узлы реализуют логические функции. Все они могут быть построены с помощью соединения, как правило, однотипных логических элементов.

Синтез комбинационных узлов содержит этапы:

логический, т.е. переход от содержательного к формализованному описанию в виде таблицы истинности, логической формулы и минимизация полученного выражения;

структурный, состоящий в реализации логической функции в виде набора типовых элементов, т.е. построение структурной схемы на заданном элементном базисе;

схемотехнический, включающий составление принципиальной электрической схемы в соответствии со структурой.

процесс синтеза (логического, структурного и схемотехнического) включает последовательность типичных операций:

выбор способа реализации и вида элементной базы, которая определяется с учетом требований к электрическим параметрам (уровни напряжений, помехоустойчивость, потребление и т.д.);

получение логической функции и ее минимизация;

преобразование к выбранному базису и способу реализации (на начальном этапе схема проектируется в полном базисе И, ИЛИ, НЕ и затем преобразуется к заданному);

синтез электрической схемы;

оптимизация электрической схемы.

Мультиплексором называют комбинационное устройство, обеспечивающее передачу в желаемом порядке цифровой информации, поступающей по нескольким входам на один выход. Мультиплексоры обозначают через MUX а также через MS. Схематически мультиплексор можно изобразить в виде коммутатора, обеспечивающего подключение одного из нескольких информационных входов к одному выходу устройства. Кроме информационных входов, в мультиплексоре имеются адресные входы и, как правило, разрешающие. Сигналы на адресных входах определяют, какой конкретно информационный канал подключен к выходу. Если между числом информационных входов n и числом адресных входов m действует соотношение n = 2m, то такой мультиплексор называют полным. Если n < 2m, то мультиплексор называют неполным.

Разрешающие входы используют для расширения функциональных возможностей мультиплексора. Они используются для наращивания разрядности мультиплексора, синхронизации его работы с работой других узлов. Сигналы на разрешающих входах могут разрешать, а могут и запрещать подключение определенного входа к выходу, т. е. могут блокировать действие всего устройства.

3. Синтез принципиальной схемы

Построим таблицу истинности функции трёх переменных, при этом А, В, С - переменные, служащие входами схемы, а- выходная функция. Для этого запишем в столбец функциюв двоичном виде.

Таблица 2.1 – Таблица истинности функции трёх переменных.

А	В	С
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	1
0	1	1	0
1	0	0	0
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	1	1

По таблице 2 построим для функции карту Карно, чтобы выяснить, потребуется ли реализовать дополнительный инвертор.

Рисунок 2.1 – Карта Карно для функции

Минимизировав функцию, получаем:

(2.1)

В выражении (2.1) все переменные встречаются в инверсном виде, значит, дополнительно потребуется инвертор, выход которого получим на втором выходе мультиплексора-селектора.

Разобьём таблицу2.1 по две строки.

Таблица 2.2 – Таблица истинности функции трёх переменных.

А	В	С
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	1
0	1	1	0
1	0	0	0
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	1	1

Из таблицы видно, что если подать В на SED2, а А - на SED1, и сравнить С с F, то можно определить, что нужно подавать на входы данных. Можно заметить, что лишь косвенно зависит от А и В, и в большей мере зависит от С. По первым двум строкам видно, что F₁=С, по вторым F₂=, по третьимF₃=С и по четвёртым F₄=С.

На вход стробирования подаём низкий уровень, а на вход стробирования- высокий уровень сигнала.

Для реализации нужна одна микросхема КР1533КП2, что вполне соответствует условию данной задачи.

Электрическая принципиальная схема комбинационного узла представлена на чертеже БГУИ.431239.002 Э3 приложения A.

Параметры используемой микросхемы в пункте 6.4.