1

Elektronika

UKŁADY KOMBINACYJNE

Tomasz Porębny

Mateusz Biały

2

Spis treści

•Wstęp
•Bramki
•Komparator
•Selektor
•Enkoder
•Dekoder
•Multiplekser
•Demultiplekser
•Układ kontroli parzystości
•Sumator
•Jednostka arytmetyczno logiczna ALU
•Literatura

3

Układy kombinacyjne

Wstęp

Układy kombinacyjne są jednymi z rodzajów
układów cyfrowych nie zawierające pamięci.
Zmienne wyjściowe są określone jednoznacznie
przez zmienne wejściowe.

W układach kombinacyjnych zmienne wyjściowe
można przyporządkować zmiennym wejściowym
za pomocą tabel prawdy lub funkcji logicznych.

Układy kombinacyjne są często stosowane do
przeliczeń i przekodowywania liczb

4

Bramki

Element konstrukcyjny maszyn i mechanizmów
(dziś zazwyczaj: układ scalony, choć podobne
funkcje można zrealizować również za pomocą
innych rozwiązań technicznych, np. hydrauliki
czy pneumatyki), realizujący fizycznie pewną
prostą funkcję logiczną, której argumenty
(zmienne logiczne) oraz sama funkcja mogą
przybierać jedną z dwóch wartości, np. 0 lub 1
(zob. algebra Boole'a).

5

Bramka NOT

(negacja, zaprzeczenie)

 

Bramka NOT realizuje operację negacji zmiennej wejściowej.

info

6

Bramka AND

(koniunkcja)

Bramka AND realizuje funkcję iloczynu logicznego
zmiennych wejściowych

A

B

Y

info

7

Bramka NAND

Branka NAND realizuje funkcję negacji iloczynu
zmiennych wejściowych, oraz sumę negacji
zmiennych.

A

B

Y

info

8

Bramka OR

(alternatywa)

Bramka OR realizuje funkcję sumy logicznej
zmiennych wejściowych

A

B

Y

info

9

Bramka NOR

Branka NOR realizuje funkcję negacji sumy
zmiennych wejściowych, oraz iloczynu negacji
zmiennych.

A

B

Y

info

10

Bramka XOR

(

Alternatywa wykluczająca

)

Różnica symetryczna zdań jest prawdziwa wtedy i
tylko wtedy, gdy dokładnie jedno ze zdań p,q jest
prawdziwe:

A

B

Y

info

11

Bramka XNOR

Bramka XNOR realizuje funkcję

f(X,Y)=XY+XY

4077

12

Bramka AOI lub AON

Bramka XNOR realizuje funkcję
zanegowanej sumy iloczynów
f(X,Y)=XY+XY

4085

13

Komparator

Komparatory służą do
porównywania wartości
dwu lub więcej liczb
dwójkowych.
Najprostsze określają
czy porównywalne
liczby A i B są sobie
równe.

14

Komparatory
uniwersalne określają
relacje A>B, A=B,
A<B

Komparator

15

Rozbudowa komparatorów

W celu porównania dłuższych liczb stosuje się
rozbudowę komparatorów poprzez dołączenie
następnych do wyjść porównania

16

Selektor

Selektor jest to poczwórny
2-pozycyjny
przełącznik sygnałów
logicznych.

Przełączania dokonuje się
wejściem SELECT.

Wejście STROBE (lub
ENABLE) blokuje urządzenie
wymuszając na wszystkich
wyjściach stan niski.

17

Selektor

74157

18

Enkoder

Enkoderami zwykłymi
nazywane są układy
służące do konwersji
kodu 1z n na określony
kod wyjściowy.

19

Enkoder priorytetowy

Enkoder priorytetowy
wytwarza kod binarny
określający adres
najstarszej wyróżnionej linii
wejściowej. Wyznacza
jednoznaczną odpowiedź w
przypadku gdy wyróżniona
jest więcej niż jedna linia.

20

Enkoder priorytetowy

Zastosowanie w zamianie kodu z klawiatury na
kod dwójkowy

4532

21

Dekoder

Dekoder jest to układ
kombinacyjny służący do
konwersji kodu innego
niż 1 z n na kod 1z n

22

Multiplekser

Multiplekser jest to układ
logiczny przesyłający na
wyjście ten z sygnałów
podawanych na wejścia
danych, który jest
doprowadzony do wejścia o
numerze określonym przez
stan wejść adresowych.

23

Demultiplekser

Demultiplekser przekazuje
sygnał z wejścia do wyjścia
o numerze
odpowiadającym podanej
na wejścia adresowe liczbie
binarnej

24

Multipleksowy system

przesyłania danych

System ten pozwala
przesyłać dane za
pomocą tylko jednego
przewodu. Do
zrealizowania
transmisji bez zmiany
jej postaci niezbędne
jest aby zastosowane
były takie same
dekodery adresu.

25

Układ kontroli parzystości

Układ ten stosuje się do
generowania bitu
parzystości dołączanego
do transmitowanego (lub
zapisywanego) słowa i
do sprawdzania
parzystości przy
odbiorze informacji

26

Układ kontroli parzystości

74180

27

Sumator

Prawie wszystkie
obliczenia
matematyczne
można
sprowadzić do
dodawania, to
zaś wykonać na
sumatorze.

Dodatkowo
sumator
uzupełnia się o
bit przeniesienia
służący do
dodawania
dużych liczb.

28

Rozbudowa sumatora

29

Jednostka arytmetyczno

logiczna ALU

to jedna z głównych części procesora,
prowadząca proste operacje na liczbach
całkowitych.

ALU jest układem cyfrowym, służącym do
wykonywania operacji arytmetycznych (takich jak
dodawanie, odejmowanie itp.) oraz operacji
logicznych (np. Ex-Or) pomiędzy dwiema
liczbami. ALU jest podstawowym blokiem
centralnej jednostki obliczeniowej komputera.

Jednostka arytmetyczno logiczna ALU jest
podstawowym elementem mikroprocesorów

info

30

Jednostka arytmetyczno

logiczna ALU

31

Jednostka arytmetyczno

logiczna ALU

74181

Oznaczenie schematowe
przy założeniu że sygnałem
aktywnym jest sygnał L

Oznaczenie schematowe
przy założeniu że sygnałem
aktywnym jest sygnał H

32

Układy kombinacyjne

Do realizacji technicznej układów
kombinacyjnych oprócz użycia bramek można
stosować pamięci stałe ROM (read only
memory) w których zapisuje się tabele
prawdy. Zmienne wejściowe są wówczas
adresami. Inna możliwość polega na użyciu
układów logiki programowalnej PLD
(programmable logic devices), za pomocą
których realizuje się funkcje logiczne.

33

Literatura
 J. Pienkos J. Turczyński „Układy scalone TTL
w systemach cyfrowych”
 P. Horovitz W. Hill „Sztuka elektroniki cz. I i
II”
 U. Tietze Ch. Schenk „Układy
półprzewodnikowe”

Internet
 www.datasheet.catalog.com
 www.alldatasheet.com

34

Dziękuję za uwagę!