Συνδυαστική λογική | Είναι πλήρης περιγραφή

Συνδυαστική λογική

Image Credit:"Κύκλωμα" by Γιου. Σαμοϊλόφ έχει άδεια χρήσης κάτω από CC-BY 2.0

Περιεχόμενο:

Συνδυαστικός ορισμός λογικής

Η συνδυαστική λογική είναι ένας τύπος λογικής στον οποίο η έξοδος μπορεί να τροποποιηθεί μόνο με την παρούσα εισαγωγή.

Συνδυαστικά λογικά κυκλώματα | Τι είναι το συνδυαστικό λογικό κύκλωμα

Το συνδυαστικό κύκλωμα είναι ένας τύπος κυκλώματος στο οποίο η τρέχουσα είσοδος μπορεί να τροποποιήσει μόνο την τρέχουσα έξοδο. Αυτό το κύκλωμα είναι επίσης γνωστό ως ανεξάρτητο κύκλωμα ρολογιού επειδή για τη λειτουργία δεν χρειάζεται ρολόι. Αυτό το κύκλωμα δεν διαθέτει στοιχείο μνήμης ή διαδρομή ανατροφοδότησης, επομένως το κύκλωμα δεν μπορεί να αποθηκεύσει δεδομένα. Ένα συνδυαστικό κύκλωμα μπορεί να σχεδιάσει συνδυάζοντας τις λογικές πύλες. Το κύκλωμα που χρησιμοποιείται στη συνδυαστική λογική χρησιμοποιείται ως κωδικοποίηση, αποκωδικοποίηση, ανίχνευση σφαλμάτων, χειρισμός κ.λπ. Τα βασικά κυκλώματα της συνδυαστικής λογικής είναι πολυπλέκτης, αποκωδικοποιητής, κωδικοποιητής, shitter, Adder, Subtractor κ.λπ.

Το Σχ. Διάγραμμα μπλοκ ενός συνδυαστικού κυκλώματος.

Ένα συνδυαστικό λογικό κύκλωμα μπορεί να έχει «n» αριθμό μεταβλητών εισόδου και «m» αριθμό της μεταβλητής εξόδου. Για τη μεταβλητή εισόδου 'n', υπάρχει 2 ^ ν πιθανοί συνδυασμοί μεταβλητών εισόδου. Για κάθε μοναδικό συνδυασμό μεταβλητών εισόδου, υπάρχει μόνο ένας πιθανός συνδυασμός εξόδου. Η συνάρτηση εξόδου εκφράζεται πάντα σε όρους των μεταβλητών εισόδου. Ένας πίνακας αλήθειας ή εξίσωση Boolean μπορεί να καθορίσει τη σχέση μεταξύ της εξόδου και της εισόδου ενός συνδυαστικού κυκλώματος.

Τύποι συνδυαστικών κυκλωμάτων λογικής

Η ταξινόμηση του συνδυαστικού κυκλώματος βασίζεται στην εφαρμογή που χρησιμοποιούν:

  1. Αριθμητικό και λογικό κύκλωμα: Adder, Subtractor, Comparators, etc.
  2. Μετάδοση δεδομένων: Πολυπλέκτης, Demultiplexer, Encoder κ.λπ.
  3. Μετατροπέας κώδικα: Μετατροπέας δυαδικού κώδικα, μετατροπέας κωδικών BCD κ.λπ.

Συνδυαστικές λογικές πύλες

Οι συνδυαστικές πύλες λογικής είναι η θεμελιώδης πύλη που συνδυάζεται για να σχηματίσει οποιοδήποτε κύκλωμα στο ψηφιακό ηλεκτρονικό. Μια λογική πύλη είναι ιδανική για την εφαρμογή μιας βασικής λειτουργίας Boolean - για παράδειγμα, πύλη, πύλη NAND, πύλη OR, πύλη NOR κ.λπ.

Συνδυαστικές πύλες λογικής
Πιστωτικά Εικόνα: "Πύλες λογικής" by Πλούσια έχει άδεια χρήσης κάτω από CC-BY 2.0

ΚΑΙ πύλη:

Η πύλη AND έχει δύο ή περισσότερες εισόδους με μία έξοδο. Η έξοδος είναι υψηλή σημαίνει «1» όταν όλη η είσοδος είναι υψηλή. Διαφορετικά, το αποτέλεσμα είναι χαμηλό σημαίνει «0».

Σχ. Λογικό διάγραμμα της πύλης AND

Ή πύλη:

Η πύλη OR έχει δύο ή περισσότερες εισόδους και μία έξοδο. Η έξοδος είναι υψηλή σημαίνει «1» όταν τουλάχιστον μία είσοδος είναι υψηλή. Διαφορετικά, το αποτέλεσμα είναι χαμηλό, που σημαίνει «0». Αλλά στην εμπορική πύλη OR με 2,3 και $ τύπους εισόδου είναι διαθέσιμος.

Σχ. Λογικό διάγραμμα της πύλης OR

ΟΧΙ πύλη:

Η πύλη ΔΕΝ έχει μία είσοδο με μία έξοδο. Όταν η είσοδος είναι υψηλή σημαίνει «1», τότε η έξοδος της πύλης ΔΕΝ θα είναι χαμηλή, που σημαίνει «0».

Σχ. Λογικό διάγραμμα της πύλης ΟΧΙ

Πύλη NAND:

Η πύλη NAND σημαίνει ΟΧΙ ΚΑΙ, εδώ η έξοδος πύλης τροφοδοτεί την πύλη ΔΕΝ. Η πύλη NAND μπορεί να σχεδιαστεί από τον πίνακα αλήθειας πύλης AND συμπληρώνοντας τις μεταβλητές εξόδου. Το αποτέλεσμα της πύλης NAND είναι χαμηλό όταν όλη η λογική είσοδος είναι υψηλή. Διαφορετικά, η έξοδος είναι υψηλή.

Σχ. Λογικό διάγραμμα της πύλης NAND

Πύλη NOR:

NOR σημαίνει ΟΧΙ Ή πύλη. Εδώ η έξοδος πύλης OR τροφοδοτείται στην πύλη NOT Η πύλη NOR σχεδιάστηκε από τον πίνακα αλήθειας πύλης OR, συγχαίροντας όλες τις μεταβλητές εξόδου. Η έξοδος μιας πύλης NOR είναι υψηλή όταν όλες οι είσοδοι είναι χαμηλές. Διαφορετικά, η έξοδος είναι χαμηλή.

Σχ. Λογικό διάγραμμα της πύλης NOR

Πύλη XOR:

Η πύλη XOR σημαίνει αποκλειστική πύλη OR, επίσης γνωστή ως πύλη EX-OR, έχει δύο εισόδους και μία έξοδο. Για δύο πύλες εισόδου, η έξοδος της πύλης XOR είναι υψηλή, που σημαίνει «1» όταν το bit εισαγωγής είναι αντίθετο, και η έξοδος είναι χαμηλή σημαίνει «0» όταν υπάρχει παρόμοια είσοδος.

Σχ. Λογικό διάγραμμα της πύλης XOR

Πύλη XNOR:

Το XNOR σημαίνει αποκλειστική πύλη NOR, επίσης γνωστή ως EX-NOR. ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ EX-OR. Η έξοδος μιας πύλης XNOR δύο εισόδων είναι υψηλή, που σημαίνει «1» όταν η είσοδος είναι όπως και Χαμηλή όταν, σε αντίθεση με την είσοδο.

Σχ. Λογικό διάγραμμα της πύλης XNOR

Συνδυαστικά παραδείγματα λογικής | Παραδείγματα συνδυαστικών λογικών κυκλωμάτων

Ημιαθροϊστής:

Ο μισός αθροιστής είναι ένα παράδειγμα συνδυαστικών κυκλωμάτων, στο οποίο μπορούμε να προσθέσουμε δύο bit. Έχει δύο εισόδους, το καθένα από ένα bit και δύο έξοδο, στην οποία το ένα είναι έξοδος μεταφοράς και το άλλο είναι για έξοδο αθροίσματος.

Σχ. Λογικό διάγραμμα του μισού αθροιστή που έχει σχεδιαστεί με πύλη AND και πύλη XOR.

Πλήρης αθροιστής:

Ο πλήρης αθροιστής είναι ένα παράδειγμα του αριθμητικού κύκλου συνδυασμού. εδώ, μπορούμε να προσθέσουμε το bit τους κάθε φορά, και έχει δύο άθροισμα και μεταφορά. Στο μισό αθροιστικό, θα μπορούσαμε να προσθέσουμε μόνο δύο bit κάθε φορά. Ένας πλήρης αθροιστής ξεπερνά αυτόν τον περιορισμό. Ένας πλήρης αθροιστής είναι απαραίτητος για την προσθήκη ενός τεράστιου δυαδικού αριθμού. Ωστόσο, ένας πλήρης αθροιστής μπορεί να προσθέσει έναν μόνο δυαδικό αριθμό δυαδικών ψηφίων κάθε φορά, αλλά με τη σειρά του πλήρους αθροιστή, μπορούμε να προσθέσουμε έναν πιο εκτεταμένο δυαδικό αριθμό. Ωστόσο, μπορούμε να δημιουργήσουμε έναν πλήρη αθροιστή συνδυάζοντας δύο μισά πρόσθετα.

Σχ. Διάγραμμα μπλοκ πλήρους αθροιστή

Μισό αφαίρεση:

Το μισό αφαίρεση είναι ένα αριθμητικό συνδυαστικό κύκλωμα που εκτελεί αφαίρεση δύο bit εισαγωγής και παρέχει δύο εξόδους, μία ως διαφορά και η άλλη ως δανεισμός. Ο σχεδιασμός του κυκλώματος αφαίρεσης είναι κυρίως παρόμοιος με αυτόν του αθροιστή. Δεν μπορώ να μελετήσω οποιαδήποτε δανεισμό

Εικ. Λογικό διάγραμμα μισού αφαιρέτη σχεδιασμένου με πύλη AND, πύλη ΟΧΙ και πύλη XOR.

Πλήρης αφαίρεση:

Η πλήρης αφαίρεση είναι επίσης ένα αριθμητικό συνδυαστικό κύκλωμα, όπου μπορούμε να εκτελέσουμε αφαίρεση τριών εισόδων ενός bit, οι είσοδοι είναι το minuend, subtrahend και ένα δανεισμό. Παράγει δύο εξόδους, η μία ως η διαφορά της εισόδου και η άλλη ως δανεισμός.

Εικ. Διάγραμμα μπλοκ πλήρους αφαίρεσης.

Πολυπλέκτης:

Ο πολυπλέκτης έχει πολλαπλές εισόδους και μία έξοδο και έχει μια γραμμή επιλογής που επιλέγει μία είσοδο τη φορά ως απαίτηση. Το στέλνει στη γραμμή εξόδου και για τον αριθμό εισόδου «n» εδώ, χρειαζόμαστε τον αριθμό «m» της γραμμής επιλογής όπου n = 2 ^ μ. Έχει επίσης μια ενεργοποιημένη γραμμή εισόδου, επιτρέποντάς μας να καταρρίψουμε πολυπλέκτη ή περαιτέρω επέκταση όπως απαιτείται. Ονομάζεται επίσης επιλογέας δεδομένων. 16: 1 Είναι ο μεγαλύτερος πολυπλέκτης που διατίθεται σε μορφή IC.

Σχ. Μπλοκ διάγραμμα του Πολυπλέκτη.

Αποπολυπλέκτης:

Το Demultiplexer έχει μόνο μία είσοδο και πολλαπλές εξόδους. Έχει μια γραμμή επιλογής που επιλέγει μία γραμμή εξόδου κάθε φορά. με τη γραμμή επιλογής, μπορούμε να διανείμουμε το σήμα εισόδου σε πολλές γραμμές εξόδου ως απαίτησή μας. Για τον αριθμό γραμμής εξόδου «n» εδώ, χρειαζόμαστε τον αριθμό «m» της γραμμής επιλογής όπου n = 2 ^ μ. Το Demultiplexer μπορεί να λειτουργήσει ως μετατροπέας δυαδικού έως δεκαδικού.

Σχ. Μπλοκ διάγραμμα του Demultiplexer.

Συγκριτής:

Ένας συγκριτής είναι ένα συνδυαστικό κύκλωμα όπου μπορεί να συγκρίνει το μέγεθος ενός αριθμού δύο n-bit και να μας παρέχει το σχετικό αποτέλεσμα ως έξοδο. Μπορεί να έχει τρεις εξόδους. Για παράδειγμα, η είσοδος που παρέχουμε Α και Β στον συγκριτή όπου τα Α και Β μπορούν να είναι ένας αριθμός n-bit, η έξοδος του συγκριτή μπορεί να είναι Α Β. Το κύκλωμα ελέγχει το μέγεθος της εισόδου και τη συγκρίνει. υπάρχει μια διαφορετική θύρα εξόδου για A = B, A> B και A

Σχ. Μπλοκ διάγραμμα του συγκριτή n-bit

Κωδικοποιητής:

Ο κωδικοποιητής είναι ένα συνδυαστικό κύκλωμα. Εχει 2 ^ ν γραμμές εισόδου και έχει γραμμές εξόδου 'n' που αντιστοιχούν στην εισαγωγή κώδικα n-bit.

Σχ. Μπλοκ διάγραμμα του κωδικοποιητή.

Αποκρυπτογράφος:

Είναι ένα κύκλωμα που μετατρέπει δυαδικές γραμμές εισόδου στο μέγιστο 2 ^ ν γραμμές εξόδου.

Σχ. Μπλοκ διάγραμμα ενός αποκωδικοποιητή.

BCD αθροιστής:

Ένας αθροιστής BCD είναι ένα αριθμητικό κύκλωμα συνδυασμού που χρησιμοποιείται για τη λειτουργία προσθήκης σε αριθμούς BCD, ψηφία και παραγόμενη έξοδο σε μορφή BCD. Μερικές φορές η έξοδος ενός BCD adder μπορεί να είναι ένας έγκυρος αριθμός BCD και στη συνέχεια μετατρέπει αυτόν τον μη έγκυρο αριθμό BCD σε έγκυρο προσθέτοντας 0110 στη μη έγκυρη έξοδο.

Αφαιρέτης BCD:

Ένας αφαιρέτης BCD είναι η λειτουργία της αφαίρεσης στον αριθμό BCD. Εάν πάρουμε δύο αριθμούς BCD εισόδου, έναν ως Α και τον άλλο ως Β, η αφαίρεση του αριθμού BCD ισοδυναμεί με την προσθήκη ενός κομπλιμέντου του Β στο Α. Στο BCD, χρησιμοποιείται η μέθοδος συμπληρώματος 9 ή συμπληρώματος 10.

ALU (αριθμητική λογική μονάδα):

 Το κύκλωμα της λογικής μονάδας αριθμητικής χρησιμοποιείται ευρέως ως συνδυαστικό κύκλωμα και αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιείται για την εκτέλεση όλης της αριθμητικής και λογικής λειτουργίας για και επεξεργαστή. Η ALU είναι γνωστή ως η καρδιά ενός μικροεπεξεργαστή ή ενός μικροελεγκτή.

Αρχείο: ALU block.gif
Image Credit: "Αρχείο: ALU block.gif" by Λάμπτρον έχει άδεια χρήσης κάτω από CC BY-SA 4.0

Συνδυαστική λογική με MSI και LSI

Το MSI σημαίνει "Μεσαία κλίμακα ολοκλήρωσης", μπορεί να περιέχει 30 έως 1000 ηλεκτρονικά εξαρτήματα σε ένα μόνο τσιπ IC. Το LSI σημαίνει "Ενσωμάτωση μεγάλης κλίμακας", μπορεί να έχει χιλιάδες ενσωματωμένα εξαρτήματα και ενσωματωμένο σε ένα μόνο IC

Προσθέστε με MSI και LSI:

ΑΛΗΘΙΝΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ:

ABCSC
00000
00110
01010
01101
10010
10101
11001
11111

Εξίσωση για το άθροισμα:

S = (A \ oplus B) \ oplus Γ

Μεταφέρω:

C = AB'C + A'BC + AB

Το Σχ. Εφαρμογή του Full-Adder σε κυκλώματα MSI ή LSI.

Σχεδιασμός συνδυαστικής λογικής | Σχεδιάστε ένα συνδυαστικό κύκλωμα λογικής

Ο Στόχος του Σχεδιασμού Συνδυαστικής Λογικής:

  • Για να λάβετε την επιθυμητή έξοδο από το κύκλωμα.
  • Ένα οικονομικό κύκλωμα σημαίνει με ελάχιστα έξοδα την κατασκευή ενός κυκλώματος.
  • Η πολυπλοκότητα του κυκλώματος πρέπει να μειωθεί όσο το δυνατόν περισσότερο.
  • Με έναν ελάχιστο αριθμό πυλών, ένα ψηφιακό κύκλωμα θα πρέπει να σχεδιαστεί για να ελαχιστοποιεί τη συνολική καθυστέρηση κυκλώματος.

Το συνδυαστικό κύκλωμα μπορεί να σχεδιαστεί με τον πολυπλέκτη, διαδικασία σχεδιασμού:

  • Προσδιορίστε τον αριθμό των μεταβλητών εισόδου και εξόδου του απαιτούμενου κυκλώματος.
  • Λάβετε τον πίνακα αλήθειας ή το λογικό διάγραμμα του απαιτούμενου κυκλώματος.
  • Από τον πίνακα αλήθειας ή τη λογική, το διάγραμμα καθορίζει την έκφραση Boolean του απαιτούμενου κυκλώματος και το επεκτείνει σε λεπτά, και το καθένα καθορίζει μια μοναδική γραμμή δεδομένων του πολυπλέκτη.
  • Για τον αριθμό εισόδου 'n', οι μεταβλητές λαμβάνουν 2 ^ ν έως 1 πολυπλέκτη.
  • Με τη βοήθεια μιας επιλεγμένης γραμμής και εισόδου, μπορείτε να λάβετε έξοδο από τον πολυπλέκτη σύμφωνα με το επιθυμητό κύκλωμα.

Συνδυαστικός σχεδιασμός κυκλώματος με χρήση Logic Gates

Ο σχεδιασμός ενός συνδυαστικού λογικού κυκλώματος μπορεί να γίνει με πύλες, ενώ οι πύλες είναι πρακτικά διαθέσιμες ως IC. Για διαφορετικές πύλες, υπάρχουν άλλα IC διαθέσιμα με διαφορετικούς αριθμούς IC.

Βήματα ή διαδικασία για να λάβετε το απαιτούμενο κύκλωμα συνδυαστικής λογικής:

  • Προσδιορίστε τον αριθμό των μεταβλητών εισόδου ή εξόδου που απαιτούνται για τη λειτουργία μέσω του δεδομένου πίνακα αλήθειας, της δήλωσης Boolean ή της έκφρασης.
  • Παράγει την έκφραση με τη μορφή αθροίσματος προϊόντος (SOP) ή προϊόντος αθροίσματος (POS).
  • Μειώστε την έκφραση χρησιμοποιώντας τη μέθοδο μείωσης Boolean ή K-map.
  • Μπορείτε να σχεδιάσετε το κύκλωμα με τον απαιτούμενο αριθμό πυλών στο λογικό διάγραμμα μέσω της μειωμένης έκφρασης.

Λειτουργίες της Συνδυαστικής Λογικής

Οι συναρτήσεις μιας συνδυαστικής λογικής μπορούν να καθοριστούν με τον πίνακα αλήθειας, το λογικό διάγραμμα ή την εξίσωση Boolean.

Πίνακας αλήθειας: Ο πίνακας αλήθειας είναι μια λίστα με πίνακες όλων των πιθανών δυαδικών συνδυασμών της μεταβλητής εισόδου και του σχετικού συνδυασμού εξόδου ενός λογικού κυκλώματος. Υπάρχουν μόνο δύο δυνατότητες ενός bit εισόδου ή εξόδου, δηλαδή «0» και «1». Εάν ο αριθμός εισόδου είναι 'n', θα υπάρξει 2 ^ ν συνδυασμοί. Σε αυτόν τον πίνακα, υπάρχει μια σειρά για την αναπαράσταση συνδυασμών εισόδου καθώς και διαφορετικών σειρών για συνδυασμούς εξόδου. Αυτό μπορεί να ληφθεί από το λογικό διάγραμμα ή Boolean έκφραση του κυκλώματος.

Διάγραμμα λογικής: Το λογικό διάγραμμα αποτελείται κυρίως από μια βασική πύλη λογικής και κάποια συμβολική αναπαράσταση του κυκλώματος. Μας δείχνει τη διασύνδεση των λογικών πυλών, αντιπροσωπεύει ορισμένες γραμμές σήματος (όπως ενεργοποίηση, επιλογή γραμμής, γραμμές ελέγχου κ.λπ.). Χρησιμοποιείται για τον καθορισμό της λειτουργικότητας του κυκλώματος. Μπορεί να ληφθεί μέσω έκφρασης Boolean ή του πίνακα αλήθειας του κυκλώματος.

Boolean έκφραση: Αυτή είναι μια εξίσωση που σχηματίζεται από το συνδυασμό μεταβλητής εισόδου και εξόδου. Εδώ, η έκφραση χρησιμοποιείται κυρίως για τον καθορισμό της μεταβλητής εξόδου της μεταβλητής εισόδου. Αυτή η έκφραση μπορεί να προέλθει από τον πίνακα αλήθειας ή το λογικό διάγραμμα του κυκλώματος.

Συνδυαστικά παραδείγματα πραγματικού κύκλου λογικής

Στην πραγματική ζωή, μπορούμε να δούμε το συνδυαστικό κύκλωμα σε αριθμομηχανή, μνήμη RAM (μνήμη τυχαίας προσπέλασης), σύστημα επικοινωνίας, αριθμητική και λογική μονάδα στην CPU (κεντρική μονάδα επεξεργασίας), επικοινωνία δεδομένων, Wi-Fi, κινητό τηλέφωνο, υπολογιστή κ.λπ. Αυτά είναι ένα πραγματικό παράδειγμα όπου χρησιμοποιείται το συνδυαστικό κύκλωμα.

Διαδικασία ανάλυσης στη συνδυαστική λογική

Η ανάλυση συνδυαστικού κυκλώματος είναι η ανάλυση ενός δεδομένου λογικού κυκλώματος ή ενός διαγράμματος κυκλώματος. από εδώ, μπορούμε να συλλέξουμε πληροφορίες σχετικά με το κύκλωμα. Μια ανάλυση είναι να επαληθευτεί η συμπεριφορά του κυκλώματος με τις προδιαγραφές του. Η ανάλυση ενός κυκλώματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μείωση του αριθμού των πυλών, τη βελτιστοποίηση, τη μείωση της καθυστέρησης ή τη μετατροπή του κυκλώματος σε άλλη απαιτούμενη μορφή.

Διαδικασία ανάλυσης συνδυαστικής λογικής:

  • Προσδιορίστε τη μεταβλητή εξόδου του κυκλώματος και προσπαθήστε να λάβετε έναν πίνακα αλήθειας ή λογικό διάγραμμα του κυκλώματος με μεταβλητές εισόδου και εξόδου.
  • Μέσω ενός πίνακα αλήθειας ή λογικού διαγράμματος του κυκλώματος, ορίστε τη συνάρτηση Boolean με τη βοήθεια των μεταβλητών εισόδου και εξόδου.

Verilog για Loop Combinational Logic

Τι είναι ένας συνδυαστικός βρόχος;

Ο συνδυασμός βρόχου είναι ένας βρόχος στον οποίο η έξοδος μιας συνδυαστικής λογικής (η οποία μπορεί να αποτελείται από μία ή περισσότερες συνδυαστικές πύλες λογικής) είναι ανάδραση στην ίδια λογική χωρίς κανένα στοιχείο μνήμης στη διαδρομή ανατροφοδότησης.

Τύποι του συνδυαστικού βρόχου:

  • Δεν είναι ισοδύναμο με το μάνδαλο
  • Ισοδύναμο με μάνδαλο

Σχ. Συνδυαστικός μάνδαλος τύπου βρόχου

Verilog για συνδυαστική λογική βρόχου:

Εάν (sel == 1'b0)

Υ = Ι0;

αλλιώς

Υ = Υ;

Εδώ εφαρμόζεται συνδυαστικός βρόχος, ο οποίος ισοδυναμεί με μάνδαλο.

Συνδυαστικά λογικά κυκλώματα CMOS | Συνδυαστικά δίκτυα λογικής

CMOS-Λογική-ICs_52672-480x360
Image Credit: "CMOS-Logic-ICs_52672-480 × 360" by Φωτογραφίες δημόσιου τομέα έχει άδεια χρήσης κάτω από CC-BY 2.0

Το στατικό CMOS χρησιμοποιείται ευρέως για κυκλώματα επειδή έχει καλή απόδοση, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Η πύλη CMOS είναι ένας συνδυασμός ενός pull-up network (PUN) και Pull-down network (PDN). μια είσοδος κατανέμεται τόσο στα κυκλώματα pull-up όσο και pull-down.

Η λειτουργία του pull-up δικτύου είναι να συνδέσει την έξοδο με την πηγή τάσης όταν η έξοδος πρέπει να είναι «1». Ενώ ένα pull-down δίκτυο παρέχει τη σύνδεση μεταξύ του εδάφους με την έξοδο όταν η έξοδος προορίζεται να είναι «0». Το αναπτυσσόμενο δίκτυο έχει σχεδιαστεί με NMOS και το PMOS χρησιμοποιείται στο PUN. Το NMOS συνδέεται σε σειρά για να σχηματίσει λειτουργία AND, ενώ όταν συνδέεται παράλληλα από τη λειτουργία OR. Όπου το PMOS παράγει μορφή εξόδου ως συνάρτηση NAND και η σειρά συνάρτηση NOR.

Σχ. Διάγραμμα CMOS του μισού αθροιστή.

 Το CMOS είναι ένα συμπληρωματικό δίκτυο. Αυτό σημαίνει ότι για παράλληλη σύνδεση σε pull-up δίκτυο υπάρχει η σειρά σειρά σε pull-down δίκτυο. Η συμπληρωματική πύλη αντιστρέφεται γενικά. Με ένα στάδιο, μπορεί να εκτελέσει μια λειτουργία όπως NAND, NOR και XNOR και για μη αναστρέψιμη λειτουργία Boolean όπως AND, OR και XOR, απαιτείται ένα επιπλέον στάδιο μετατροπέα. Ο αριθμός των τρανζίστορ για την εφαρμογή της πύλης λογικής εισόδου είναι 2n.

Συνδυαστική λογική MUX

MUX δηλαδή, το Multiplexer είναι ένας συνδυασμός λογικής σχεδίασης, έχει μόνο μία έξοδο και μπορεί να έχει πολλαπλές εισόδους. Έχει τη γραμμή επιλογής «n» για 2 ^ ν είσοδος, γραμμή επιλογής s για να επιλέξετε ποια γραμμή εισόδου θα συνδεθεί με τη γραμμή εξόδου.

Σχ. Μπλοκ διάγραμμα ενός πολυπλέκτη 4: 1

ΑΛΗΘΕΙΑ ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΟΛΛΑΠΛΩΝ 4: 1:

S1S2Y
00I0
01I1
10I2
11I3

Απλός συνδυασμός κλειδώματος χρησιμοποιώντας λογικές πύλες

Μια απλή συνδυαστική εμφάνιση είναι ένα κύκλωμα σχεδιασμένο με πύλη XOR και NOR, όπου η πύλη XOR είναι λίγο συγκριτική και η πύλη NOR χρησιμοποιείται ως ελεγχόμενος μετατροπέας. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το XOR για να ελέγξουμε και να συγκρίνουμε την εισαγωγή και τον κωδικό κλειδιού σιγά-σιγά. εάν η είσοδος ταιριάζει πλήρως με τον κωδικό κλειδιού, το κλείδωμα θα ξεκλειδωθεί. Όταν οι είσοδοι και όχι το ίδιο XOR παρέχουν «1» ως έξοδο, τώρα η έξοδος θα περάσει από την πύλη NOR. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούμε να σχεδιάσουμε μια απλή κλειδαριά χρησιμοποιώντας πύλες.

Εφαρμογές συνδυαστικών λογικών κυκλωμάτων

Τα συνδυαστικά λογικά κυκλώματα είναι το βασικό κύκλωμα σε ψηφιακό ηλεκτρονικό ομοιόμορφο διαδοχικό κύκλωμα έχει σχεδιαστεί από το συνδυαστικό κύκλωμα με το στοιχείο μνήμης.

Αυτά τα κυκλώματα χρησιμοποιούνται για το σχεδιασμό του ROM ενός υπολογιστή ή ενός μικροεπεξεργαστή. Το ROM (Read Only Memory) έχει σχεδιαστεί με Encoder, Decoder, Multiplexer, Adder Circuitry, Subtractor Circuitry κ.λπ., τα οποία είναι όλα συνδυαστικά κυκλώματα.

Ενώ η ALU (αριθμητική και λογική μονάδα) στον επεξεργαστή, η οποία προέρχεται επίσης από το συνδυαστικό κύκλωμα, αποτελείται κυρίως από Adder, Subtractor, κ.λπ., για την εκτέλεση κάθε αριθμητικής λειτουργίας.

Ο κωδικοποιητής και ο αποκωδικοποιητής χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή μιας μορφής δεδομένων σε άλλη (όπως από Binary σε Decimal). Αυτά χρησιμοποιούνται συνήθως στην επικοινωνία για τη μεταφορά δεδομένων από το ένα άκρο στο άλλο. Αυτό το κύκλωμα παρέχει συγχρονισμό, εάν χρειάζεται. με τη βοήθεια αυτών, μπορούμε να εκτελέσουμε οποιαδήποτε λειτουργία με μεγαλύτερη ακρίβεια.

Ένας πολυπλέκτης χρησιμοποιείται για τη μεταφορά δεδομένων σε μία μόνο γραμμή. Αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιείται στη μετάδοση, την τηλεγραφία κ.λπ.

Μειονεκτήματα συνδυαστικών λογικών κυκλωμάτων

Ο περιορισμός ή το μειονέκτημα του μισού αθροιστή υπερνικάται από έναν πλήρη αθροιστή, ενώ ο πλήρης αφαιρέτης υπερνικά τον περιορισμό του μισού αθροιστή.

Μειονεκτήματα του πολυπλέκτη: Περιορισμός της χρήσης της θύρας, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μια συγκεκριμένη σειρά. Το κύκλωμα μπορεί να προκαλέσει καθυστέρηση.

Το μειονέκτημα του Demultiplexer: σπατάλη εύρους ζώνης, καθυστέρηση μπορεί να οφείλεται σε συγχρονισμό.

Μειονεκτήματα του κωδικοποιητή: Τα σύνθετα κυκλώματα μπορούν εύκολα να υποστούν μαγνητικές παρεμβολές.

Συνολικά, το συνδυαστικό κύκλωμα είναι περίπλοκο καθώς το κύκλωμα μεγαλώνει. σε μεγαλύτερα κυκλώματα, μπορεί να υπάρχει μεγάλη καθυστέρηση διάδοσης, δεν έχει κανένα στοιχείο μνήμης.

Συνδυαστικά λογικά κυκλώματα MCQ | Συνδυαστικά προβλήματα και λύσεις λογικού κυκλώματος | Συχνές ερωτήσεις

Τι είναι η συνδυαστική λογική Ποια είναι τα χαρακτηριστικά της ?

Περιγράφεται στο Συνδυαστικό λογικό κύκλωμα τμήμα.

Τι είναι το 1 * 4 Demultiplexer σε συνδυαστικά λογικά κυκλώματα;

Το 1 έως 4 Demultiplexer έχει δύο επιλεγμένες γραμμές, τέσσερις εξόδους και μία είσοδο. Τα δεδομένα εισόδου που συνδέονται με τη γραμμή εξόδου σύμφωνα με τη γραμμή επιλογής.

Σχ. Μπλοκ διάγραμμα 1: 4 Demultiplexer

Πίνακας αλήθειας:

ΕΙΣΟΔΟΙ   ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 
S1S0Y3Y2Y1Y0
000001
010010
100100
111000

Μπορείτε ποτέ να έχετε μεταστασιμότητα με καθαρή συνδυαστική λογική ?

Ναι, μπορεί να υπάρξει κατάσταση μεταστασιμότητας για κάποιο χρονικό διάστημα σε καθαρή συνδυαστική λογική.

             Η μεταστασιμότητα αναφέρεται στην κατάσταση που δεν μπορεί να οριστεί ως «0» ή «1». Συνήθως, αυτό συμβαίνει σε ένα κύκλωμα όταν η τάση είναι κολλημένη μεταξύ «0» και «1», η οποία μπορεί να προκαλέσει ταλάντωση, αβέβαιη έξοδο, ασαφή μετάβαση κ.λπ. Όταν ένα τέτοιο σήμα περνά από το συνδυαστικό κύκλωμα, μπορεί να παραβιάσει τις βασικές πύλες προδιαγραφή και εξαπλωθεί σε όλο το κύκλωμα.

Για παράδειγμα, κατά τη λήψη του δεδομένου κυκλώματος, όπως βλέπουμε εδώ, υπάρχει πύλη AND και πύλη NOT, πρακτικά ένα κύκλωμα έχει κάποια καθυστέρηση διάδοσης. καθώς η πύλη AND έχει κάποια καθυστέρηση διάδοσης, η πύλη ΟΧΙ πρέπει. Όπως γνωρίζουμε, η έξοδος πρέπει να καθορίζεται ανά πάσα στιγμή, αλλά υπάρχει ένα χρονικό διάστημα T όπου η κατάσταση εξόδου ή η κατάσταση μετάβασης δεν είναι καθορισμένη ή ανεπιθύμητη. Αυτή η κατάσταση σε αυτό το χρονικό διάστημα μπορεί να θεωρηθεί ως μεταστασιμότητα ενός καθαρού συνδυασμού λογικού κυκλώματος.

Μελέτη σχεδιασμού διαφορετικών συνδυαστικών λογικών κυκλωμάτων στο VHDL.

Για το σχεδιασμό κυκλώματος, πρέπει να γνωρίζετε το βασικό του VHDL, όπως η αναπαράσταση μιας λειτουργίας Boolean, η οποία αντιπροσωπεύει μια θεμελιώδη πύλη κ.λπ.

Εδώ θεωρούμε το παράδειγμα του πλήρους αθροιστή:

Σε VHDL:

Το Entity FullAdder είναι

Θύρα (A, B, C: σε bit;

D, S: out bit);

τέλος FullAdder

Πλεονεκτήματα του σχεδιασμού και της δοκιμής συνδυαστικών λογικών κυκλωμάτων χρησιμοποιώντας αυτοδιαγνωστικό σχήμα

Φόντα:

  • Χαμηλότερο κόστος για δοκιμές.
  • Το σφάλμα μπορεί εύκολα να εντοπιστεί.
  • Συντομότερος χρόνος δοκιμής.
  • Για μεγαλύτερη αξιοπιστία στο κύκλωμα, χρησιμοποιήθηκε ένα σχήμα αυτοδιαγνωστικού ελέγχου.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ συνδυασμού και διαδοχικής λογικής ciruit;

Για να μάθετε διαδοχική λογική κάντε κλικ εδώ.

Σχετικά με την Sneha Panda

Αποφοίτησα στην Εφαρμοσμένη Ηλεκτρονική και Μηχανική Οργάνων. Είμαι περίεργος άνθρωπος. Έχω ενδιαφέρον και εμπειρογνωμοσύνη σε θέματα όπως Transducer, Industrial Instrumentation, Electronics κ.λπ. Μου αρέσει να μαθαίνω για επιστημονικές έρευνες και εφευρέσεις και πιστεύω ότι οι γνώσεις μου σε αυτόν τον τομέα θα συμβάλουν στις μελλοντικές προσπάθειές μου.

Αναγνωριστικό LinkedIn- https://www.linkedin.com/in/sneha-panda-aa2403209/

Αφήστε ένα σχόλιο

Η διεύθυνση email σας δεν θα δημοσιευθεί. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται *

Lambda Geeks