Synthèse de circuits numériques. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Un nom d'institut si sérieux... N'ayez pas peur d'avance. Allons dans l'ordre.

En électronique, le terme "boîte noire" est souvent utilisé. Ce n'est bien sûr pas la boîte noire que recherche le ministère des Situations d'urgence après un autre crash du Tu-154 d'Aeroflot. Une autre boite...

En électronique, une "boîte noire" est une sorte de circuit paresseux à dessiner. Ce circuit a des entrées, des sorties, et nous savons exactement comment il se comporte. Autrement dit, vous pouvez facilement prédire ce qui se passera à la sortie si vous appliquez quelque chose à l'entrée. En gros, le circuit de la boîte noire est décrit par une expression mathématique de la forme :

y = f(x),

où

x - signal d'entrée

y - signal de sortie.

Les boîtes noires ont juste beaucoup d'exemples de vie ... Prenez au moins une chose aussi triviale qu'un fer à repasser. Il dispose d'un bouton de réglage de la température et d'un bouton de dégagement de vapeur - ce sont les "entrées" de la boîte noire. En outre, il a une surface chauffante, et à l'intérieur - des trous - ce sont des "sorties".

Comment les entrées et les sorties sont-elles liées ?

1. La température de surface est proportionnelle à l'angle de rotation du bouton
2. La vapeur sort des trous lorsque le bouton est enfoncé.

Cet exemple est peut-être assez primitif, mais il est d'une évidence obscène. Après tout, le matin, repassant un pantalon, vous ne pensez pas au fonctionnement du fer à repasser ? Mais vous savez parfaitement ce qu'il faut faire avec un stylo et un bouton pour obtenir le résultat souhaité...

Pourquoi suis-je tout cela ? Et au fait qu'en technologie, il faut souvent recourir au concept de "boîte noire" pour simplifier le développement à un certain stade. Cependant, aux étapes suivantes, vous devez toujours "déplier" la boîte noire - c'est-à-dire concevoir son circuit.

Et puisque vous et moi portons le fier nom d'ingénieurs en électronique, et pas seulement des actionnaires-bricoleurs, mais aussi des concepteurs-développeurs, il est de notre devoir direct de pouvoir proposer son schéma à partir de la description de la boîte noire.

Bien sûr, nous ne fabriquerons pas de fers. Surtout - dans la section sur la technologie numérique. On ferait mieux de s'occuper de la synthèse des circuits numériques selon la table de vérité.

Tâche numéro un

Il y a un certain élément avec deux entrées et une sortie, et sa table de vérité est connue :

Il est nécessaire de proposer un schéma de cet élément basé sur des éléments logiques connus.

Nous regardons attentivement et réfléchissons ...

Nous nous intéressons aux positions de la table de vérité dans lesquelles le signal de sortie est 1.

MAIS! Voici ce que nous voyons : une unité à l'entrée b conduit dans tous les cas à une unité à la sortie. Super!

Nous pouvons donc connecter l'entrée b directement avec la sortie c ... Plus précisément, ils pourraient. Mais nous avons une unité de plus à la sortie - lorsque des zéros sont appliqués aux deux entrées. Rappelez-vous quel élément réagit à deux zéros ? Reprenons le paragraphe précédent...

C'est vrai, l'élément "OU-NON" ! Cela signifie que la deuxième unité sera formée par l'élément OR-NOT. Dessinons notre propre schéma pour chaque cas :

Maintenant, nous devons combiner ces schémas en un seul. Veuillez noter que vous ne pouvez pas connecter directement les sorties numériques. Vous devez donc les connecter via un élément. De plus, cet élément doit donner une unité à la sortie si au moins une entrée a une unité. Eh bien, quel est cet élément?

Bien sûr, c'est "OU".

Donc:

C'est tout le schéma. Assez simple, non?

Pire encore.

Le numéro de tâche est le suivant

L'élément sur lequel vous souhaitez dessiner un diagramme a trois entrées et une sortie.

En conséquence, la table de vérité passe automatiquement à 8 lignes :

Alors, qu'est-ce que tu penses???

Hum, c'est un peu plus compliqué. Mais! Ce n'est pas difficile pour nous, n'est-ce pas ? Ensuite - en avant et avec des chansons !

Donc, nous sélectionnons les lignes dans lesquelles le signal de sortie = 1. Il n'y en a que cinq :

Dessinons maintenant un diagramme séparé pour chaque ligne sélectionnée, en utilisant uniquement les éléments "ET" et "NON".

Tout! Il ne reste plus qu'à combiner ces schémas en un seul. Cela réduira immédiatement le nombre d'onduleurs :

Bien, OK?

J'explique: nous avons créé deux groupes d'entrées - directes et inverses (c'est-à-dire "inverses"), et avons connecté les éléments "ET" à ces groupes selon les schémas que nous avons développés auparavant.

Les signaux de sortie des éléments "ET" sont mélangés à l'aide d'un élément "OU" à 5 entrées.

Eléments "ET" et "OU" en cascade

Comme vous pouvez le voir, dans le dernier circuit, nous avons utilisé des éléments "ET" avec trois entrées et un élément "OU" avec jusqu'à cinq entrées ! Quelqu'un aura probablement une question : quelles sont leurs tables de vérité ?

Tout va bien messieurs ! L'élément "ET" reste l'élément "ET", même avec 100 entrées. A sa sortie, une unité n'est possible que si des unités sont appliquées à toutes les entrées.

Il en est de même pour l'élément OR. Il donnera un un si au moins une entrée a un un, même s'il a au moins mille entrées.

De tels éléments à entrées multiples peuvent être facilement obtenus à partir d'éléments ordinaires à deux entrées en les incluant dans un circuit en cascade :

Si vous ne me croyez pas - faites une table de vérité pour chaque "étape" de la cascade - et vérifiez :)

Publication : radiokot.ru

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