Kombinační logické obvody

U kombinačních logických obvodů jsou okamžité hodnoty jeho výstupních proměnných jednoznačně určeny okamžitými kombinacemi hodnot jeho vstupních proměnných (jedná se o systémy statické - bez paměti, jednotaktní). Jediné kombinaci vstupních proměnných odpovídá jediná výstupní kombinace. Jsou to logické obvody, realizující jednu nebo několik kombinačních logických funkcí. Kombinační obvody můžeme dělit na dvě hlavní skupiny: kombinační dvojpóly a kombinační multipóly. Dvojpól může mít libovolný počet vstupů, ale pouze jeden výstup, multipól má více vstupů a také více výstupů.

Vstupní proměnné A, B, C,….                        Výstupní proměnné …., X, Y, Z

Obr. 1: Kombinační dvojpól

 

Obr. 2: Kombinační multipól

NÁVRH KOMBINAČNÍCH LOGICKÝCH OBVODŮ

Požadavky na chování logického obvodu jsou obvykle dány tabulkou stavů vstupních a výstupních proměnných. V některých případech je činnost obvodu formulována pouze písemně nebo dokonce jen ústně, a proto musíme pravdivostní tabulku na základě rozboru zadání sestavit. Nejdůležitější je určit počet vstupních a výstupních proměnných daného obvodu, označit je a přiřadit jim logické hodnoty 0,1. Z pravdivostní tabulky sestavíme logickou funkci ve formě algebraického výrazu v konjunktivním nebo disjunktivním tvaru. Funkce sestavená z tabulky je sice správná, ale většinou zbytečně složitá. Aby byl logický obvod co možná nejjednodušší a tím spolehlivý a levný, musíme provést minimalizaci logické funkce, pro niž je vypracována řada metod. K nejužívanějším patří zjednodušování pomocí zákonů Booleovy algebry. Je to zpravidla pracnější, protože musíme ověřit více možností. Minimalizovaný výraz ověříme ještě pomocí Karnaughovy mapy. Při zjednodušování logických funkcí musíme mít také na mysli logické prvky, ze kterých chceme logický obvod sestavit. Logické obvody mohou být realizovány jako kontaktní, tj. pomocí relé, tlačítek, spínačů, stykačů apod., nebo bezkontaktní -  v dnešní době jsou realizovány pomocí číslicových integrovaných obvodů, jednočipových mikropočítačů nebo programovatelných automatů (PLC).

Posledním bodem při návrhu kombinačního logického obvodu je jeho schéma, které je podkladem pro jeho technickou realizaci. Východiskem pro jeho nakreslení je minimalizovaný algebraický výraz. Nejstarší, ale stále používané je kontaktní schéma. Chceme-li pro realizaci logického obvodu použít jiný prostředek, kreslíme schéma blokové. I při jeho kreslení vycházíme z minimalizovaného algebraického výrazu.

Úkol:

Navrhněte a realizujte logický obvod, který bude indikovat logickou hodnotou 1 na výstupu přítomnost čísla většího než 4 na vstupech obvodu. Obvod bude mít tři vstupy (číslo je v binárním tvaru) a jeden výstup:

Obr. 3: Pravdivostní tabulka

Výsledná logická funkce z pravdivostní tabulky v součtovém tvaru je

Pro minimalizaci použijeme pravidla Booleovy algebry:

Výsledná funkce:  

Obr. 4: Schéma zapojení kombinačního obvodu

1.   Činnost logické funkce Y ověřte pomocí výukového systému rc2000:

a) Modulem LOG SELECTOR zadávejte vstupní kombinace a modulem LOG PROBE sledujte výstupní hodnoty.

b) Připojením k PC INTERFACE v módu digitální vstup/výstup zkontrolujte správnost obvodu.

2.   Správnost zapojení a činnost logické funkce Y proveďte pomocí SW Multisim 11.

3.  Ověřte činnost dané logické funkce na nepájivém poli.

4.   Zakreslete do sešitu pravdivostní tabulky měřené logické funkce a porovnejte je se zadanými. 

Dílčí lekce

Zdroje

• CZ.1.07/1.5.00/34.0093 Inovace výuky na VOŠ a SPŠ Šumperk

Obrázky

• Archiv autora