Методика синтеза логической схемы

После того как осуществлен выбор схем генератора тактовых импульсов, устройства начальной установки и счетчика тактовых импульсов возникает необходимость синтеза логической схемы, формирующей заданный сигнал.

По условиям задания логическая схема должна формировать три управляющих сигнала.

Для синтезирования такой схемы необходимо выполнить следующие действия:

1. Определить сигналы, которые будут поступать на вход логической схемы;

2. Нарисовать временные диаграммы сигналов на входе логической схемы и на ее выходе;

3. По временным диаграммам составить таблицу истинности реализуемой функции;

4. Составить СДНФ или СКНФ логической функции;

5. Минимизировать полученное выражение любым известным способом и получить минимальную форму функции;

6. Нарисовать логическую схему, реализующую полученное выражение, т.е. формирующую один из управляющих сигналов;

7. Повторить п. 2 – п. 6 для реализации остальных функций (управляющих сигналов).

Рассмотрим пример синтеза логической схемы, формирующей один из управляющих сигналов.

Пусть для реализации устройства был выбран генератор тактовых импульсов на логических элементах, формирующий меандровую последовательность (Ти) и трехразрядный двоичный счетчик с модулем счета 8 (например, КР1533ИЕ5). Таким образом, на вход логической схемы может поступать четыре сигнала: три - с выхода счетчика (Q1, Q2, Q4) и один – с выхода генератора тактовых импульсов (Ти) (рис. 3).

Рис. 3 Подключение логической схемы к источникам внешних сигналов

Нарисуем временные диаграммы на входах и одном из выходов логической схемы (рис. 4).

Рис.4 Временные диаграммы работы логической схемы

По временным диаграммам составим таблицу истинности и запишем СДНФ реализуемой функции.

СДНФ:

Теперь необходимо получить минимальную форму логической функции Y. Для этого минимизируем полученную СДНФ с помощью карт Карно (можно использовать любой другой метод минимизации, например Квайна-МакКласки).

Составим карту Карно для функции Y:

Q2 Q1

00 01 11 10

C Q4

В результате минимизации получаем следующее выражение:

Используя формулы Де Моргана преобразуем минимальную форму функции в инвертирующий базис и построим логическую схему на элементах И-НЕ (рис. 5).

Рис. 5 Схема, реализующая функцию Y

Построение схемы на стандартных логических элементах не является единственно возможным. Существуют и другие способы построения схем, например, с использованием мультиплексора в качестве универсального логического элемента.

Схемотехника разрабатываемого устройства зависит от конкретных особенностей вида заданных временных диаграмм управляющих сигналов и творческих способностей разработчика.