Понятие цифровой схемотехники. Отличие от аналоговой. Логические уровни. Активные уровни. Коэффициент развитления по выходу.
Логи́ческий ве́нтиль — базовый элемент цифровой схемы, выполняющий элементарную логическую операцию[1], преобразуя таким образом множество входных логических сигналов в выходной логический сигнал. Логика работы вентиля основана на битовых операциях[2] с входными цифровыми сигналами в качестве операндов. При создании цифровой схемы вентили соединяют между собой, при этом выход используемого вентиля должен быть подключён к одному или к нескольким входам других вентилей. В настоящее время в созданных человеком цифровых устройствах доминируют электронные логические вентили на базе полевых транзисторов, однако в прошлом для создания вентилей использовались и другие устройства, например, электромагнитные реле, гидравлические устройства, а также механические устройства. В поисках более совершенных логических вентилей исследуются квантовые устройства[3][4], биологические молекулы[5], фононные тепловые системы[6].
В цифровой электронике логический уровень сигнала представлен в виде уровня напряжения (попадающего в один из двух диапазонов) или в виде значения тока. Это зависит от типа используемой технологии построения электронной логики[7]. Поэтому любой тип электронного вентиля требует наличия питания для приведения выходного сигнала к необходимым уровням сигнала.
Коэффициент разветвления или нагрузочная способность - максимальное число входов которые можно подключить к отдельному выходу микросхемы (м/с). Причем сумма входных токов должна быть меньше выходного тока отдельного выхода м/с. Если м/с имеет несколько выходов, то суммарный ток всех выходов не должен превышать паспортного значения для данной микросхемы, даже если отдельные выходы микросхемы будут недогружены.
Для определения N находят отдельно две суммы входных токов для логического 0 и 1 на j-выходе. Минимальная сумма и будет Краз. m,n - целые значения.
Тактовый сигнал (синхросигнал)
Синхросигнал (clock signal) — это сигнал, использующийся для согласования операций одной или более цифровых схем. Синхросигнал имеет форму меандра и колеблется между высоким и низким логическими уровнями. Активным уровнем тактового сигнала принято называть момент переключения из одного состояния в другое. Активным уровнем является высокий уровень, если схема переключается в момент, задаваемый нарастающим фронтом синхросигнала, то есть когда синхросигнал переключается из нижнего уровня в верхний. Если переключение происходит по спадающему фронту синхросигнала, то активный уровень — низкий. Периодом синхросигнала (clock period) называется отрезок времени между соседними переключениями, совершаемыми в одном и том же направлении, а частотой синхросигнала (clock frequency) — величина обратная периоду. Скважностью синхросигнала называется отношение периода синхросигнала к времени его активного состояния. Коэффициентом заполнения называется величина обратная скважности. Скважность меандра равна двум.