Структурный синтез бесконтактных комбинационных ДУ
После получения ДНФ условий работы, которое является первым этапом структурного синтеза для бесконтактных комбинационных ДУ, в дальнейшем выполняются следующие этапы:
= Этап 2. Выбор набора логических элементов для реализации ДУ.
= Этап 3. Объединение цепей и приведение минимизированного аналитического выражения к виду, удобному для реализации на выбранном наборе бесконтактных логических элементов.
= Этап 4. Переход от аналитического выражения к функциональной схеме.
Этап 2 заключается в выборе одного из функционально полных наборов и конкретных схем логических элементов (принципиальных схем). Этот выбор определяется условиями конкретной данной задачи: необходимостью минимального числа элементов, унификаций, экономичностью, наличием того или иного типа ячеек и т.д.
На этапе 3 производится объединение цепей и приведение аналитического выражения к виду, удобному для реализации.
Рассмотрим объединение цепей. В контактных схемах смысл объединения цепей сводится к использованию одних и тех же контактов для создания различных цепей, в бесконтактных ДУ - к использованию сигнала, снимаемого с отдельных ячеек или части схемы, для получения нескольких выходных сигналов, что важно при построении многовыходных ДУ без памяти.
В общем случае в дискретном устройстве с несколькими выходами могут встретиться 4 варианта объединения цепей, которые описываются в аналитических выражениях условий работы:
= одинаковыми группами членов в разных выражениях;
= одинаковыми отдельными членами в разных выражениях;
= одинаковыми частями членов в разных выражениях;
= одинаковыми частями членов в одном выражении (вынесение за скобки одинаковых переменных).
Объединение цепей производится с целью экономии количества элементов, необходимых для реализации ДУ.
Мы знаем, что в контактных схемах объединение цепей всегда приводит к экономии контактов. В БДУ нельзя заранее точно определить выгоду объединения цепей. Кроме того, целесообразность объединения цепей с точки зрения экономии схемных элементов в значительной степени зависит от типа логических ячеек, на которых строится БДУ.
Если в качестве системы элементов принимаются наборы элементов стандартных серий, то аналитическое выражение условий работы должно преобразовываться к виду, наиболее удобному для реализации на выбранном наборе (серии) элементов.
Приведем примеры.
Пример 1.3Дано минимизированное выражение условий работы БДУ:
F1 = x1x2x3Ú x1x4x5Ú x6.
Рассмотрим реализацию БДУ на наборе элементов И, ИЛИ, НЕ. Для реализации функции F1 требуется два трехвходовых элемента И и один трехвходовой элемент ИЛИ (Рисунок 1.1).
Объединим переменную x1 (вынесем за скобку):
F2 = x1(x2x3Ú x4x5)Ú x6.
Если реализация контактная, то выгода очевидна.
Бесконтактная реализация показана на рисунке 1.2.
Видим, что скобочная форма F2 содержит логических элементов на 2 больше, чем F1.
Итак, убедились, что в данном случае объединение одинаковых частей членов в одном выражении будто бы невыгодно, однако следует учитывать то,
Рисунок 1.1
что в одном корпусе ИМС может содержаться несколько логических элементов, тогда объединение может считаться выгодным.
Рисунок 1.2
Пример 1.4 Даны минимизированные выражения условий работы ДУ с двумя выходами : F1=x1x2Ú x3;
F2=x1x2Ú x4.
В этих выражениях имеется одинаковый член х1х2. Построим БДУ на основном наборе БЛЭ (И, ИЛИ, НЕ):
= без объединения (Рисунок 1.3);
= с объединением (Рисунок 1.4).
| |||
| |||
| ||||||||||||||
| ||||||||||||||
| ||||||||||||||
| ||||||||||||||
| ||||||||||||||
| ||||||||||||||
| ||||||||||||||
| ||||||||||||||
Рисунок 1.3 Рисунок 1.4
Очевидна экономия в один элемент И.
В литературе имеется подробный разбор всех случаев объединения цепей и указаны критерии выгоды.
Можно считать, что вынесение за скобки выгодно, если выносится более чем две переменных.
Объединение общих членов и общих групп в разных выражениях всегда выгодно, причем объединение групп членов выгоднее, чем объединение отдельных членов, входящих в эти группы.
Приведение аналитического выражения к виду, удобному для реализации, имеет целью так преобразовать исходную ДНФ, чтобы при выбранном наборе БЛЭ получить наибольшую экономию.
Как правило, необходимо использовать прием двойного инверсирования. Это требуется тогда, когда в качестве набора элементов приняты наборы: из одного элемента И-НЕ или ИЛИ-НЕ и двух элементов И и НЕ или ИЛИ и НЕ.
Этап 4 заключается в построении функциональной схемы проектируемого ДУ по полученному и преобразованному аналитическому выражению условий его работы.