Sprawozdanie

UKŁADY CYFROWE

Układami cyfrowymi nazywamy układy elektroniczne realizujące funkcje nieciągłe mogące przyjmować wartości dyskretne 0 lub 1. Podstawową jednostką informacji w układach cyfrowych jest jeden bit. Niesie on informacje o zaistnieniu wartości logicznej 0 lub 1. Funkcje logiczne są zgodne z aksjomatyką algebry Boole'a (definiuje operacje sumy, iloczynu i negacji):

Działania te pozawalają na realizację dowolnej funkcji logicznej. W operacjach tych pomocne są prawa de'Morgana:

Znając te zagadnienia mogliśmy przystąpić do wykonywania kolejnych ćwiczeń, które polegały na budowaniu układów cyfrowych, o określonych parametrach wejść, lub wyjść.

System funkcjonalnie pełny to taki, w którym za pomocą jednego elementu możemy zbudować dowolną funkcję logiczną. Jednym z takich elementów jest bramka NAND (zaprzeczenie iloczynu).

NAND jest dwuargumentową funkcją boolowską często przedstawianą symbolicznie jako c =
, który oznacza negację koniunkcji dwóch argumentów. Jego znaczenie przedstawia poniższa tablica prawdy:

a	b	c
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Ćwiczenie 1

Zbudować układ, który na wyjściu będzie miał sygnał
przy użyciu bramek NAND

Ćwiczenie 2

Zbudować układ, który na wyjściu będzie miał sygnał
przy użyciu bramek NAND

Ćwiczenie 3

Zbudować układ, który na wyjściu będzie miał sygnał
przy użyciu bramek NAND.

Ćwiczenie 4

Znane jest równanie stanów. Doprowadź je do najprostszej postaci, aby zminimalizować układ i na podstawie tego zbuduj układ realizujący podane równanie.

0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	1
0	1	1	1
1	0	0	1
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	1	0

Ćwiczenie 5

Samolot bezzałogowy wystartuje z pilotem na pokładzie lub bez. Kontrolka przeciwoblodzeniowa musi być włączona a czujnik informujący o braku paliwa wyłączony.

0	0	0	0
0	0	1	0
0	1	0	1
0	1	1	0
1	0	0	0
1	0	1	0
1	1	0	1
1	1	1	0

Rozważając nasz sygnał zapisujemy 3 sygnały wejściowe:

- obecność pilota

- oblodzenie samolotu

- paliwo

Poprawność działania wszystkich układów sprawdzaliśmy przy wykorzystaniu układów scalonych z 2 i 3 wejściowymi bramkami NAND będącymi elementami tablicy UNILOG (UL-01, UL-04, UL-0.5 oraz UL-07) za pomocą której budowaliśmy wszystkie swoje układy.

Sygnał wyjściowy odczytywaliśmy przy pomocy diody LED.

Najczęściej stosowanymi scalonymi układami bipolarnymi w technice cyfrowej są układy TTL(transistor-transistor-logic). Stosowane w zakresie małego i średniego stopnia scalania. W układach cyfrowych sygnały przyjmują dwie wielkości dyskretne, z których jedna jest identyfikowana jako stan logiczny „1”, a druga stan logiczny „0”.

Wartości charakteryzujące taki układ to :

Napięcie zasilające na poziomie +5V powinno być stabilizowane w granicach ±5%

Napięcie wejściowe w stanie logicznym „0” to 0,8 V , natomiast stan „1” jest napięciem równym 2 V oraz odpowiadające im napięcia wyjścia :

• napięcie wyjście w stanie niskim „0” powinno być ≤ 0,4 V

• napięcie wyjścia w stanie wysokim „1” powinno być ≥ 2,4 V

Obciążalność bramki w naszym przypadku równa 10 określa ilość takich samych układów TTL które mogą być dołączone do jednego wyjścia układu podstawowego (TTL). Przekroczenie zalecanej wartości obciążalności może spowodować nagrzewanie się układu i zwiększenie poboru mocy.

4

	00	01	11	10
0	0	0	1	1
1	0	0	0	0

---