Основи цифрової та обчислювальної техніки, схеми реалізації елементів не, і-ні та чи-ні

Незважаючи на простоту реалізованої логічної функції способів створення інверторів трохи (рис. 2.2).

Основи цифрової та обчислювальної техніки, схеми реалізації елементів не, і-ні та чи-ні

Мал. 2.2. Схеми реалізації інверсії на різних елементах: а - инвертор; б - АБО-НЕ; в - І-НЕ; г - імплікаторе; д - рівнозначності; е - заборони; ж - виключає АБО

Власне інвертор і елементи АБО-НЕ і І-НЕ не вимагають наявності додаткових опорних напруг. Імплікатор і елемент рівнозначності потребують нульовому логічному рівні, а елементи заборони і виключає АБО - в рівні одиниці.

Способів реалізації диз'юнкції (рис. 2.3) значно менше в порівнянні з раніше розглянутими замінами.

Відзначимо, що найпростіше замінити діз'юнктори елементами АБО-НЕ і імплікаторамі, які включають в себе операцію диз'юнкції в якості однієї з основних. В цьому випадку для заміни потрібно всього два елементи (рис. 2.3 б. В). У разі ж використання елементів І-НЕ і заборони для заміни діз'юнктора необхідно мати три елементи (рис. 2.3 р д).

За складом і структурою схеми кон'юнктор (рис. 2.4) схожі на схеми, показані на рис. 2.3, тільки тут операція диз'юнкції замінена на кон'юнкцію, і навпаки.

Основи цифрової та обчислювальної техніки, схеми реалізації елементів не, і-ні та чи-ні

Мал. 2.3. Схеми реалізації диз'юнкції на різних елементах: а - діз'юнкторе; б - імплікаторах; в - АБО-НЕ; г - І-НЕ; д - заборони

Основи цифрової та обчислювальної техніки, схеми реалізації елементів не, і-ні та чи-ні

Мал. 2.4. Схеми реалізації кон'юнкції на різних елементах: а - кон'юнктор; б - заборони; в - І-НЕ; г - АБО-НЕ; д - імплікаторах

Для імплікаторов варіантів заміни ще менше (рис.2.5), ніж для кон'юнктор. Примітно те, що навіть операція диз'юнкції в елементі АБО-НЕ «не рятує», оскільки вони потрібні в кількості трьох штук.

У схемотехніці ТТЛ дуже часто використовуються складні логічні елементи І-АБО і І-АБО-НЕ, які дозволяють реалізовувати логічні функції, представлені в прямий і (або) инверсной діз'юнктівних нормальних формах. Показаний на рис. 2.6 а логічний елемент 2-4-2-3І - 4ІЛІ - НЕ здатний виробляти такий логічний операцію:

Основи цифрової та обчислювальної техніки, схеми реалізації елементів не, і-ні та чи-ні

Мал. 2.5. Схеми реалізації імплікації на різних елементах: а - імплікаторе; б - АБО-НЕ; в - І-НЕ; г - заборони

Основи цифрової та обчислювальної техніки, схеми реалізації елементів не, і-ні та чи-ні

Мал. 2.6. Варіанти логічних елементів І-АБО і І-АБО-НЕ: а - 2-4-2-3І - 4ІЛІ - НЕ; б - 2-2-2-2І - 4ІЛІ / 2-2-2-2І - 4ІЛІ-НЕ з можливістю розширення за АБО; в - два чотиривходових логічних розширювача по АБО

В інших мікросхемах, що представляють собою комбіновані елементи, використовуються не тільки розширювачі по АБО, а й прямі і інверсні виходи одночасно (рис. 2.6 б). Мікросхеми, які є розширювачами по АБО (рис. 2.6 в), мають додаткові виходи колектора (К) і емітера (Е), що підключаються до відповідних клем основного елемента І-АБО / І-АБО-НЕ (див. Рис. 2.6 б).

Показання на рис. 2.6 варіанти не вичерпують список логічних елементів І-АБО і І-АБО-НЕ, що випускаються промисловістю. Їх різновиди наведені в відповідних довідниках.

Розглянуті елементи дозволяють отримувати пристрої різної складності і реалізовувати функції, представлені в диз'юнктивній нормальної або інвертованою формі, що узгоджується з операцією мінімізації по нулях.

Широко застосовуються ці елементи з більш простими інтегральними мікросхемами: инверторами, елементами І-НЕ та ін.

Як приклад розглянемо схеми реалізації функцій рівнозначності і неравнозначности на основі елементів І-АБО-НЕ і інверторів (рис.2.7). Логіка побудови цих схем випливає з взаємної інверсний функцій рівнозначності і нерівнозначності.

Основи цифрової та обчислювальної техніки, схеми реалізації елементів не, і-ні та чи-ні

Мал. 2.7. Схеми пристроїв, що виключає АБО (а) і рівнозначності (б) на основі інверторів і елементів І-АБО-НЕ

Цікавим є і варіант реалізації функції рівнозначності із застосуванням елемента І-НЕ (рис. 2.8).

Основи цифрової та обчислювальної техніки, схеми реалізації елементів не, і-ні та чи-ні

Мал. 2.8. Схема пристрою рівнозначності на основі елементів І-НЕ і І-АБО-НЕ

Обгрунтування цієї схеми випливає з перетворень основної формули рівнозначності за допомогою формул Моргана