Mindmap-Galerie Grundlagen der digitalen Elektroniktechnik (kombinatorische Logikschaltungen)
„Ein kurzes Tutorial zu den Grundlagen der digitalen elektronischen Technologie“ von der Tsinghua-Universität (Kapitel 4) Ich hoffe, dass es interessierten Freunden beim Lernen helfen kann.
Bearbeitet um 2023-11-30 19:32:19Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Projektmanagement ist der Prozess der Anwendung von Fachwissen, Fähigkeiten, Werkzeugen und Methoden auf die Projektaktivitäten, so dass das Projekt die festgelegten Anforderungen und Erwartungen im Rahmen der begrenzten Ressourcen erreichen oder übertreffen kann. Dieses Diagramm bietet einen umfassenden Überblick über die 8 Komponenten des Projektmanagementprozesses und kann als generische Vorlage verwendet werden.
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Einhundert Jahre Einsamkeit ist das Meisterwerk von Gabriel Garcia Marquez. Die Lektüre dieses Buches beginnt mit der Klärung der Beziehungen zwischen den Figuren. Im Mittelpunkt steht die Familie Buendía, deren Wohlstand und Niedergang, interne Beziehungen und politische Kämpfe, Selbstvermischung und Wiedergeburt im Laufe von hundert Jahren erzählt werden.
Projektmanagement ist der Prozess der Anwendung von Fachwissen, Fähigkeiten, Werkzeugen und Methoden auf die Projektaktivitäten, so dass das Projekt die festgelegten Anforderungen und Erwartungen im Rahmen der begrenzten Ressourcen erreichen oder übertreffen kann. Dieses Diagramm bietet einen umfassenden Überblick über die 8 Komponenten des Projektmanagementprozesses und kann als generische Vorlage verwendet werden.
Grundlagen der digitalen Elektroniktechnologie
Kapitel 4 Kombinationslogikschaltungen
Überblick
1 Eigenschaften kombinatorischer Logikfunktionen
Eigenschaften der Logikfunktion: Der Ausgangszustand der Schaltung hängt zu jedem Zeitpunkt nur vom Eingangszustand zu diesem Zeitpunkt ab und hat nichts mit dem ursprünglichen Zustand zu tun.
Eigenschaften der Schaltungsstruktur
①Es gibt keine Rückkopplungsverzögerungsschaltung zwischen Ausgang und Eingang
②Enthält keine Speicherkomponenten (Flip-Flops) und besteht nur aus Gate-Schaltkreisen
2. Darstellungsmethode der logischen Funktion einer Kombinationsschaltung
Zur Darstellung der logischen Funktionen kombinatorischer Schaltkreise können Wahrheitstabellen, Karnaugh-Karten, logische Ausdrücke, Wellenformdiagramme usw. verwendet werden.
3 Klassifizierung kombinatorischer Schaltungen
Verschiedene Logikfunktionen: Addierer, numerischer Komparator, Encoder, Decoder, Datenselektor, Datenverteiler, Festwertspeicher
Verschiedene Schaltkomponenten: CMOS, TTL
Nach verschiedenen Integrationsstufen: SSI, MSI, LSI, VLSI
4.1 Grundlegende Analysemethoden und Entwurfsmethoden kombinatorischer Schaltungen
1 Analysemethode
Schritt:
2 Designmethoden
Schritt:
4.2 Addierer
Arithmetische Operationen mit Binärzahlen
Informationen zur Basisumrechnung finden Sie in Kapitel 1
Halbaddierer: Addiere zwei 1-Bit-Binärzahlen ohne Berücksichtigung des Low-Bit-Übertrags
Wahrheitstabelle:
Funktionsform:
Nationales Standardsymbol:
Volladdierer: Zwei Summanden mit demselben Bit und einem Übertrag vom Low-Bit werden addiert. Diese Additionsoperation ist eine Volladdierung.
Wahrheitstabelle:
Funktionsform:
Nationales Standardsymbol:
Integrierter Volladdierer (Dual-Volladdierer)
TTL:
CMOS:
Addierer: Eine Schaltung, die Mehrbit-Binärzahlen addiert
Arithmetische Formel:
4-Bit serieller Übertragsaddierer
Merkmale: Die Schaltung ist einfach, aber die Rechengeschwindigkeit ist nicht hoch
Schaltplan:
Carry-Lookahead-Addierer
Definition: Bei der Addition wird das Übertragssignal jeder Ziffer direkt von der eingegebenen Binärzahl erzeugt.
Features: Schnelle, aber komplexe Schaltung
Schaltplan:
4.3 Encoder und Decoder
Codierungssystem: Eine Methode zur Verwendung mehrerer Ziffern zur Darstellung von Informationen über verschiedene Dinge nach bestimmten Regeln.
Encoder
Binärgeber:
Dreistelliger binärer Encoder (8-Draht-3-Draht-Encoder)
Schematisches Blockdiagramm:
Codierungstabelle:
Merkmale:
dreistelliger binärer Prioritätsencoder
Codierungstabelle:
Merkmale: Prioritätskodierung, die die gleichzeitige Eingabe mehrerer Signale ermöglicht, jedoch nur das Signal mit der höchsten Priorität kodiert
Integrierter 8-Draht-3-Draht-Prioritätsencoder
Codierungstabelle:
Zwei 8-Zeilen-3-Zeilen-Prioritätsencoder werden zu einem 16-Zeilen-4-Zeilen-Prioritätsencoder kaskadiert Drei 8-Zeilen-3-Zeilen-Prioritätsencoder werden zu einem 24-Zeilen-5-Zeilen-Prioritätsencoder kaskadiert Vier 8-Zeilen-3-Zeilen-Prioritätsencoder werden zu einem 32-Zeilen-5-Zeilen-Prioritätsencoder kaskadiert
Binär-Dezimal-Encoder: Codiert zehn Signale von 0 bis 9 mit 4-Bit-Binärcodes
8421BCD-Code-Encoder (10-4-Zeilen-Encoder)
Schematisches Blockdiagramm:
Codierungstabelle:
8421BCD-Code-Prioritäts-Encoder
Codierungstabelle:
Decoder
Binärdecoder: eine Schaltung, die die verschiedenen Zustände von Binärcodes entsprechend ihrer ursprünglichen Bedeutung in entsprechende Ausgangssignale übersetzt.
Features: Das Ausgabeterminal stellt alle Mindestlaufzeiten bereit
Gerätebeispiele
Integrierter 3-Draht- bis 8-Draht-Decoder:
Gerät:
Eingangs-Strobe-Steueranschluss:
Wahrheitstabelle:
Binäre Decoder-Kaskade
Zwei 3-Zeilen- bis 8-Zeilen-Decoder werden zu einem 4-Zeilen- bis 16-Zeilen-Decoder verbunden.
Gerät:
Drei 3- bis 8-Zeilen-Decoder werden zu einem 5- bis 24-Zeilen-Decoder verbunden.
Gerät:
Wahrheitstabelle:
Integrierter 2-Draht- bis 4-Draht-Decoder
Funktionsdiagramm:
Wahrheitstabelle:
Implementierung kombinatorischer Logikfunktionen mithilfe von Binärdecodern
Da der Ausgang des Binärdecoders alle Minterme der Eingangsvariablen liefern kann und jede kombinatorische Logikfunktion in die Standardformel der Summe der Minterme umgewandelt werden kann, kann jede kombinatorische Logikfunktion mithilfe eines Binärdecoders und eines Gatters implementiert werden Schaltkreis
Binär-Dezimal-Decoder: Eine Schaltung, die den Binärcode von Dezimalzahlen, also den BCD-Code, in die entsprechenden 10 Ausgangssignale übersetzt
8421BCD-Code-Decoder
Display-Decoder: Übersetzen Sie die Binärcodes von Zahlen, Wörtern und Symbolen in die für den Menschen gewohnte Form und zeigen Sie sie an
Digitaler Bildschirm
Display-Decoder
4.4 Datenselektoren und -zuordner
Datenselektor: Eine Schaltung, die einen Ausgang aus mehreren Eingängen auswählt
Briefdarstellung
D ist der Dateneingangsanschluss
A ist der Adresseingabeanschluss
Für das Strobe-Steuerterminal
Y ist der Datenausgangsanschluss
Integrierter 4-zu-1-Datenselektor
Gerät:
Wahrheitstabelle:
Integrierter 8-zu-1-Datenselektor
Gerät:
Wahrheitstabelle:
Integrierte Datenauswahlerweiterung
Datenverteiler: eine Schaltung, die mehrere Ausgänge von einem Eingang überträgt
1-fach bis 4-fach Datenverteiler
Schematisches Blockdiagramm:
Wahrheitstabelle:
Integrierter 1-Kanal- bis 8-Kanal-Datenverteiler
Realisiert mit einem 3-Draht- bis 8-Draht-Decoder
Gerät:
4.5 Paritätsprüfer und numerischer Komparator
Paritätsprüfer: Mithilfe der Logikfunktion des XOR-Gatters können Paritätsprüfoperationen durchgeführt werden
Wenn die Ausgabe 0 ist, ist die Anzahl der Einsen in der Eingabe eine gerade Zahl. Wenn die Ausgabe 1 ist, ist die Anzahl der Einsen in der Eingabe eine ungerade Zahl.
Numerischer Komparator
In digitalen Schaltkreisen ist der Eingang eines numerischen Komparators die zu vergleichende Binärzahl und der Ausgang das Ergebnis des Vergleichs.
Numerischer 1-Bit-Komparator
Schematisches Blockdiagramm:
Wahrheitstabelle:
Numerischer 4-Bit-Komparator
Der Vergleich beginnt beim High-Bit und wird Stück für Stück fortgesetzt, bis das Vergleichsergebnis vorliegt.
Schematisches Blockdiagramm:
Wahrheitstabelle:
4.6 Implementierung kombinatorischer Logikfunktionen mithilfe mittelgroßer integrierter Schaltkreise
1 Verwenden Sie Datenselektoren, um kombinatorische Logikfunktionen zu implementieren
Schritt:
1 Wählen Sie den Datenselektor aus: bestimmt durch n = k-1 (k ist die Anzahl der Variablen in der Funktion, n ist die Anzahl der Adresscodes des Selektors)
2. Schreiben Sie Standard-AND- oder Ausdrücke von Funktionen
3 Vergleichen und bestimmen Sie den Ausdruck der Eingabegröße
4. Zeichnen Sie einen Anschlussplan
Beispiel:
2 Verwenden Sie einen Binärdecoder, um eine kombinatorische Logikfunktion zu implementieren
Schritt:
1 Wählen Sie den Decoder aus: 2 Variablen verwenden einen 2-4-Zeilen-Decoder, 3 Variablen verwenden einen 3-Zeilen-8-Zeilen-Decoder
2. Schreiben Sie die Standard-NAND-NAND-Funktionsform
3 Bestätigen Sie die Beziehung zwischen Variablen und Eingaben
4. Zeichnen Sie einen Anschlussplan
Beispiel:
4.7 Nur-Lese-Speicher
Sortieren Sie nach Schreibmethode
Masken-ROM
Programmierbares ROM
Löschbares programmierbares ROM
ROM-Struktur
4.8 Wettbewerbsabenteuer in Kombinationsstrecken
Konzept: Wenn in einer Kombinationsschaltung das Eingangssignal seinen Zustand ändert, kann am Ausgang ein falsches Signal erscheinen – das Phänomen übermäßiger Interferenz mit dem Impuls wird als Konkurrenzrisiko bezeichnet.
Der Zusammenhang zwischen Wettbewerb und Risikobereitschaft
Wo Wettbewerb nicht zwangsläufig zum Eingehen von Risiken führt, muss es Wettbewerb geben, wo Risiko besteht.
Möglichkeiten zur Eliminierung von Wettbewerbsrisiken
①Einführung des Sperrimpulses
②Strobe-Impuls einleiten
③Schließen Sie den Filterkondensator an
④Ändern Sie das Logikdesign und fügen Sie redundante Elemente hinzu