Домашнее задание по курсу
«Схемотехника»
Выполнил:
Группа: АК5-51
Вариант: 11
Москва
2009г.
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ №1 «Синтез и анализ комбинационной схемы»
Дано:функция алгебры логики (ФАЛ) f ( x4, x3, x2, x1 ) четырех переменных x4, x3, x2, x1. ФАЛ определена номерами наборов, на которых она равна единице.
Требуется:- составить таблицу истинности ФАЛ;
- по таблице истинности найти совершенные дизъюнктивную и конъюнктивную нормальные формы ( СДНФ и СКНФ ) функции f ( x4, x3, x2, x1 );
- минимизировать функцию f ( x4, x3, x2, x1 ), определив ее минимальные дизъюнктивную и конъюнктивную нормальные формы (ДНФ и КНФ);
- преобразовать минимальные ДНФ и КНФ ФАЛ f ( x4, x3, x2, x1 ) в базисы функций И-НЕ и ИЛИ-НЕ соответственно;
-составить логические схемы в базисах логических элементов (ЛЭ) И-НЕ и ИЛИ- НЕ, реализующих заданную ФАЛ;
-провести анализ временных диаграмм работы логических схем, выявить помехи на выходе, вызванные гонками входных сигналов;
- преобразовать ДНФ и КНФ ФАЛ f ( x4, x3, x2, x1 ) , введя в функции сигнал стробирования, составить логические схемы в базисах ЛЭ И-НЕ и ИЛИ- НЕ и устранить помехи на выходе с помощью сигнала стробирования;
- определить временное положение сигнала стробирования.
Реализация функции в базисе И-НЕ.
Проверка работоспособности построенной модели на постоянном токе – то есть, статический анализ.
Рис. 2. Реализация функции в базисе И-НЕ. Статический режим.
На рисунке сигнал X1 - красный цвет, X2 – фиолетовый, X3 – синий, X4 – зеленый.
Перейдем к динамическому режиму (рис.3), и сразу же снимем временные диаграммы (рис. 4), при 1Мгц. При подобном увеличении становятся заметны изменения временной диаграммы, в частности появление нежелательных сигналов, длительностью по 10нс. Сравнение временных диаграмм представлено на рисунке 5. 
Рис. 3. Реализация функции в базисе И-НЕ. Динамический режим.
Рис. 4. Временные диаграммы.
Рис. 5. Появление помех.
Сигналы сверху вниз: сигнал X1 - красный цвет, X2 – фиолетовый, X3 – синий, X4 – зеленый и выходной сигнал.
На рисунке представлены временные диаграммы для динамической работы схемы на элементах И-НЕ. Появились искажения в выходном сигнале (черный, самый нижний). Заметны появления помех длительностью 28.5нс и запаздывание сигнала.
Стробирование сигнала в базисе И-НЕ.
Реализуем это на схеме, добавив сигнал стробирования (рис. 7).
Получаемые выходные диаграммы (рис. 6) не содержат помех в выходном сигнале, следовательно сигнал стробирования создает благоприятный эффект на высоких частотах.
Сигналы сверху вниз: X1 - красный цвет, X2 – фиолетовый, X3 – синий, X4 – зеленый, сигнал стробирования и выходной.
Рис. 6. Временные диаграммы при стробировании.
Рис. 7. Реализация схемы в базисе И-НЕ с использованием сигнала стробирования.
Отметим, что при проектирование электрической схемы, был введен дополнительный сигнал стробирования, который подается на все 5 промежуточных элементов И-НЕ, в остальном схема осталась без изменений.
Реализация функции в базисе ИЛИ-НЕ.
Схема реализации в базисе ИЛИ-НЕ представлена на рисунке 9, соответственно временные диаграммы при 1 МГц – на рисунке 10.
Рис. 9. Реализация функции в базисе ИЛИ-НЕ.
Рис. 10. Временные диаграммы.
Рис. 11. Временные диаграммы в базисе ИЛИ-НЕ с помехами.
Сигналы сверху вниз: X1 - красный цвет, X2 – фиолетовый, X3 – синий, X4 – зеленый, и выходной сигнал.
Стробирование сигнала в базисе ИЛИ-НЕ.
Сигналы сверху вниз: X1 - красный цвет, X2 – фиолетовый, X3 – синий, X4 – зеленый, сигнал стробирования и выходной сигнал.
Рис. 12. Временные диаграммы с сигналом стробирования.
Рис. 13. Реализация схемы в базисе ИЛИ-НЕ с сигналом стробирования.
