Παρουσίαση Power Point σε pdf του κεφαλαίου 1 του μαθήματος Ψηφιακά Ηλεκτρονικά της Β’ τάξης του τομέα Ηλεκτρονικής ΕΠΑΛ.
Η παρουσίαση είναι ενεργή και συνοδεύεται και από άλλα αρχεία για περισσότερες λεπτομέρειες και πλήρης «κατέβασμα» Στον σύνδεσμο. http://www.ilektronikoi.gr/index.php?act=viewCat&catId=17
2. ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ
o 1.1 Αναλογικά και Ψηφιακά ηλεκτρονικά.
o 1.2 Η Δίτιμη Άλγεβρα Boole.
n 1.2.1 Ορισμός.
n 1.2.2 Αξιώματα Huntington.
n 1.2.3 Αρχή του Δυϊσμού.
n 1.2.4 Θεωρήματα Άλγεβρας Boole.
n 1.2.5 Προτεραιότητα πράξεων.
o 1.3 Λογικές Πύλες.
n 1.3.1 Λογικά διαγράμματα των πυλών.
n 1.3.2 Πίνακες αληθείας των πυλών.
n 1.3.3. Λογικές πύλες πολλαπλών εισόδων.
o 1.4 Ολοκληρωμένα Κυκλώματα (Ο.Κ.).
n 1.4.1 Τεχνολογίες κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.
n 1.4.2 Η σειρά Ο.Κ. 74.
n 1.4.3 Λογικές τιμές και περιοχές τάσης.
n 1.4.4. Οδηγίες για την μελέτη φύλλων δεδομένων (Data Sheets).
o 1.6 Λυμένες Ασκήσεις.
3. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
3
1.1 Αναλογικά και Ψηφιακά
Ηλεκτρονικά
o Αναλογικό μέγεθος ονομάζεται ένα
μέγεθος που μπορεί να πάρει
οποιαδήποτε τιμή σε μία περιοχή
τιμών.
o Η ταχύτητα ενός αυτοκινήτου.
o Η θερμοκρασία ενός δωματίου.
o Το βάρος ενός ανθρώπου.
o Το ύψος ενός δένδρου.
o Το μονοπάτι.
5. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
5
1.1 Αναλογικά και Ψηφιακά
Ηλεκτρονικά
o Ψηφιακό μέγεθος ονομάζεται το μέγεθος
που μπορεί να πάρει συγκεκριμένες
(διακριτές) τιμές σε μια περιοχή τιμών.
o Το πλήθος των «φάουλ» ενός παίκτη.
o Οι βαθμοί μιας ομάδας.
o Η σκάλα.
7. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
7
1.1 Αναλογικά και Ψηφιακά
Ηλεκτρονικά
o Δυαδικό μέγεθος είναι ένα ψηφιακό μέγεθος
που μπορεί να πάρει μόνο δύο (2) διακριτές
τιμές.
o Σήμερα βρέχει (ΝΑΙ, TRUE ή ΌΧΙ, FALSE).
o Ο λαμπτήρας είναι αναμμένος (ΝΑΙ, ΟΝ ή ΌΧΙ,
OFF).
o Ο διακόπτης είναι (ανοικτός, open ή κλειστός,
closed).
S S1
8. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
8
1.1 Αναλογικά και Ψηφιακά
Ηλεκτρονικά
o Τα ηλεκτρονικά κυκλώματα κατατάσσονται
σε δύο βασικές κατηγορίες, ανάλογα με τα
σήματα που επεξεργάζονται.
o Αναλογικά κυκλώματα (analog circuits).
o Ψηφιακά κυκλώματα (digital circuits).
9. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
9
1.2 Η δίτιμη άλγεβρα Boole.
1.2.1 Ορισμός.
o Η άλγεβρα Boole (Boolean Algebra) πήρε το
όνομά της από τον G. Boole ο οποίος ανέπτυξε
ένα αλγεβρικό σύστημα για την συστηματική
αντιμετώπιση της λογικής.
o Τα αξιώματα της άλγεβρας διατυπώθηκαν από
τον E.V. Huntington.
o Οι μεταβλητές που χρησιμοποιούνται στην
άλγεβρα Boole ονομάζονται λογικές μεταβλητές
γιατί μπορούν να πάρουν δύο (2) μόνο τιμές :
την «0» και την «1».
10. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
10
1.2 Η δίτιμη άλγεβρα Boole.
1.2.1 Ορισμός.
o Αυτός είναι και ο λόγος που η άλγεβρα
Boole αποτελεί την βάση για τα ψηφιακά
ηλεκτρονικά κυκλώματα.
o Στην άλγεβρα Boole ορίζονται τρεις
βασικές πράξεις :
o Η πράξη NOT (ΌΧΙ) με σύμβολο
–
o Η πράξη AND (ΚΑΙ) με σύμβολο
.
o Η πράξη OR (Ή) με σύμβολο +
11. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
11
Η πράξη ΝΟΤ
o Στην πράξη ΝΟΤ συμμετέχει μία μόνο λογική
μεταβλητή και το αποτέλεσμα της πράξης
είναι το συμπλήρωμα της μεταβλητής αυτής.
o Δηλαδή :
o Αν η μεταβλητή αυτή έχει την τιμή «0», τότε το
αποτέλεσμα της πράξης είναι «1».
o Και αντίστροφα
o Αν η μεταβλητή αυτή έχει την τιμή «1», τότε το
αποτέλεσμα της πράξης είναι «0».
12. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
12
Η πράξη ΝΟΤ
o Αν Α είναι μια λογική μεταβλητή, τότε η
πράξη ΝΟΤ εκφράζεται με την σχέση :
AY =
o Ο πίνακας αληθείας της πράξης είναι :
01
10
ΥΑ
13. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
13
Η πράξη AND
o Στην πράξη AND συμμετέχουν δύο λογικές
μεταβλητές και το αποτέλεσμα της πράξης
είναι «1», αν και οι δύο μεταβλητές είναι «1».
o Αν Α και Β είναι οι δύο λογικές μεταβλητές, τότε η
πράξη εκφράζεται με την σχέση :
BAY ·=
o Το σύμβολο της πράξης (.) μπορεί να
παραλείπεται στις εκφράσεις της άλγεβρας
Boole
ABBA =·
15. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
15
Η πράξη OR
o Στην πράξη OR συμμετέχουν δύο
λογικές μεταβλητές και το αποτέλεσμα
της πράξης είναι «1», αν τουλάχιστον
μία από τις δύο μεταβλητές είναι «1».
o Αν Α και Β είναι οι δύο λογικές μεταβλητές,
τότε η πράξη εκφράζεται με την σχέση :
BAY +=
17. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
17
1.2.2 Αξιώματα Huntington
1) Ουδέτερα στοιχεία των πράξεων AND και OR.
o Το ουδέτερο στοιχείο της πράξης AND είναι το 1
και το ουδέτερο στοιχείο της πράξης OR είναι το
0.
XXX
XXX
=+=+
=·=·
00
11
11001&000
111&00110
=+=+=+
=·=·=·
q Το αξίωμα επαληθεύεται από τους πίνακες
αληθείας των πράξεων AND και OR.
19. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
19
1.2.2 Αξιώματα Huntington
3) Επιμεριστική ιδιότητα των πράξεων AND και
OR.
q Η πράξη AND έχει την επιμεριστική ιδιότητα ως
προς την πράξη OR και η OR έχει την
επιμεριστική ιδιότητα ως προς την πράξη AND.
)()()(
)()()(
ZXYXZYX
ZXYXZYX
+·+=·+
·+·=+·
20. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
20
1.2.2 Αξιώματα Huntington
4) Συμπλήρωμα (ΝΟΤ).
q Κάθε λογική μεταβλητή έχει ένα συμπλήρωμα με
τις ακόλουθες ιδιότητες :
1
0
=+
=·
XX
XX
10111&11000
00111&01000
=+=+=+=+
=·=·=·=·
q Το αξίωμα επαληθεύεται από τον πίνακα αληθείας
της πράξης ΝΟΤ.
21. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
21
1.2.3 Αρχή Δυϊσμού
q Η ισχύς των εκφράσεων της άλγεβρας Boole
εξακολουθεί να υφίσταται, αν γίνει αλλαγή των
πράξεων AND και OR και των ουδέτερων
στοιχείων μεταξύ τους.
10 Û
+Û·
q Για παράδειγμα, αν ισχύει η έκφραση :
11=+X
q Τότε ισχύει και η έκφραση :
00 =·X
q Και η μία έκφραση ονομάζεται δυϊκή της άλλης.
22. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
22
1.2.4 Θεωρήματα Άλγεβρας Boole.
o Θεώρημα 1
XXX
XXX
=+
=·
o Θεώρημα 2
11
00
=+
=·
X
X
o Θεώρημα 3
XX =
o Θεώρημα 4
Προσεταιριστική ιδιότητα
ZYXZYXZYX
ZYXZYXZYX
++=++=++
··=··=··
)()(
)()(
23. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
23
1.2.4 Θεωρήματα Άλγεβρας Boole.
o Θεώρημα 5.Θεώριμα απορρόφησης
XYXX
XYXX
=+·
=·+
)(
o Θεώρημα 6. Θεώρημα De Morgan
YXYX
YXYX
·=+
+=·
ZYXZYX
ZYXZYX
··=++
++=··
24. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
24
1.2.5 Προτεραιότητα πράξεων
o Όπως στην μαθηματική άλγεβρα έτσι και εδώ στην άλγεβρα
Boole θα πρέπει να καθορίσουμε την προτεραιότητα των
πράξεων.
o Σε μία έκφραση της άλγεβρας Boole εκτελούνται πρώτα
οι πράξεις μέσα σε παρενθέσεις, μετά υπολογίζονται τα
συμπληρώματα, στην συνέχεια εκτελούνται οι πράξεις
AND και τέλος εκτελούνται οι πράξεις OR.
OR4
AND3
ΝΟΤ2
( )1
ΠράξηΠροτεραιότητα
25. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
25
1.3 Λογικές Πύλες
1.3.1 Λογικά διαγράμματα των λογικών πυλών
o Οι λογικές πύλες είναι τα βασικά δομικά
στοιχεία στα ψηφιακά κυκλώματα.
o Όπως έχουμε στις οικοδομές τα τούβλα.
o Έτσι και στα ψηφιακά κυκλώματα
χρησιμοποιούμε τις λογικές πύλες για να
κατασκευάσουμε σύνθετα κυκλώματα.
o Οι λογικές πύλες μίας και δύο εισόδων
παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα όπου η
έξοδος εκφράζεται ως συνάρτηση των εισόδων.
28. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
28
1.3.2 Πίνακες αληθείας των
λογικών πυλών
o Ο απομονωτής (buffer).
o Ο απομονωτής είναι μια πύλη με μία είσοδο και μία έξοδο που
είναι ίση με την είσοδο.
o Η κυριότερη δουλεία του είναι να απομονώνει δύο ψηφιακά
κυκλώματα μεταξύ τους και να ενισχύει το σήμα σε τάση και
ρεύμα ώστε να είναι ικανό να οδηγήσει άλλο ψηφιακό
κύκλωμα.
o Η συνάρτησή του είναι Υ =Α.
11
00
Υ=ΑΑ
29. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
29
1.3.2 Πίνακες αληθείας των
λογικών πυλών
o Η πύλη ΝΟΤ.
o Η πύλη ΝΟΤ έχει μία είσοδο και μία έξοδο
που είναι ίση με το συμπλήρωμα της
εισόδου.
o Η συνάρτησή του είναι
01
10
Α
AY =
AY =
30. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
30
1.3.2 Πίνακες αληθείας των
λογικών πυλών
o Η πύλη AND.
o Η πύλη AND έχει δύο εισόδους και μία έξοδο που
είναι «1», αν και οι δύο είσοδοι είναι «1».
o Η συνάρτησή του είναι
1
1
0
0
Α
01
00
11
00
Β
BAY ·=
BAY ·=
31. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
31
1.3.2 Πίνακες αληθείας των
λογικών πυλών
o Η πύλη OR.
o Η πύλη OR έχει δύο εισόδους και μία έξοδο που είναι «1», αν
τουλάχιστον μία από τις δύο εισόδους είναι «1».
o Η συνάρτησή του είναι
1
1
0
0
Α
11
10
11
00
Β
BAY +=
BAY +=
32. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
32
1.3.2 Πίνακες αληθείας των
λογικών πυλών
o Η πύλη NAND.
o Η πύλη NAND προκύπτει από μια πύλη AND ακολουθούμενη
από μια πύλη ΝΟΤ. Η πύλη έχει δύο εισόδους και μία έξοδο
που είναι «1», αν τουλάχιστον μία από τις εισόδους είναι «0».
o Η συνάρτησή του είναι
1
1
0
0
Α
11
10
01
10
Β
BAY ·=
BAY ·=
33. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
33
1.3.2 Πίνακες αληθείας των
λογικών πυλών
o Η πύλη NOR.
o Η πύλη NOR προκύπτει από μια πύλη OR ακολουθούμενη
από μια πύλη ΝΟΤ. Η πύλη έχει δύο εισόδους και μία έξοδο
που είναι «1», αν και οι δύο είσοδοι είναι είναι «0».
o Η συνάρτησή του είναι
1
1
0
0
Α
01
00
11
00
Β
BAY +=
BAY +=
34. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
34
1.3.2 Πίνακες αληθείας των
λογικών πυλών
o Η πύλη XOR.
o Η πύλη XOR (exclusive OR) έχει δύο εισόδους και μία έξοδο που
είναι «1», αν οι δύο είσοδοι είναι διαφορετικές μεταξύ τους (πύλη
διαφωνίας, σύγκρισης, ασυμμετρίας, ανισότητας).
o Η συνάρτησή του είναι
1
1
0
0
Α
11
10
01
00
Β
BABABAY ·+·=Å=
BAY Å=
35. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
35
1.3.2 Πίνακες αληθείας των
λογικών πυλών
o Η πύλη XΝOR.
o Η πύλη XΝOR (exclusive ΝOR) έχει δύο εισόδους και μία έξοδο
που είναι «1», αν οι δύο είσοδοι είναι ίσες μεταξύ τους (πύλη
συμφωνίας, σύγκρισης, συμμετρίας, ισότητας).
o Η συνάρτησή του είναι
1
1
0
0
Α
01
00
11
10
Β
( ) BABABAY ·+·=·=
( )BAY ·=
Logic gate
wikipedia
The logic lab
Logic gate
tutorial
36. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
36
1.3.3 Λογικές πύλες πολλαπλών
εισόδων
o Οι πύλες δύο εισόδων μπορούν να επεκταθούν
ώστε να έχουν περισσότερες από δύο εισόδους,
εάν οι πράξεις τους έχουν την αντιμεταθετική
και προσεταιριστική ιδιότητα.
37. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
37
1.3.3 Λογικές πύλες πολλαπλών
εισόδων
o Για παράδειγμα, μία πύλη AND τριών
εισόδων μπορεί να υλοποιηθεί
χρησιμοποιώντας δύο πύλες δύο εισόδων.
o Η αντιμεταθετική ιδιότητα :
o Η προσεταιριστική ιδιότητα :
ABBAY ·=·=
)()( CBACBACBAY ··=··=··=
40. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
40
1.3.3 Λογικές πύλες πολλαπλών
εισόδων
o Η πύλη NAND τριών εισόδων ορίζεται ως το
συμπλήρωμα της πύλης AND τριών εισόδων.
o Η έξοδος της είναι «1», αν τουλάχιστον μία είσοδος
είναι «0».
o Μια πύλη NAND τριών εισόδων ΔΕΝ μπορεί να
υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας δύο πύλες NAND δύο
εισόδων, γιατί ισχύει η αντιμεταθετική ιδιότητα, αλλά
δεν ισχύει η προσεταιριστική ιδιότητα αφού :
CBACBACBA
CBACBACBA
··=··¹··
··=··¹··
43. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
43
1.3.3 Λογικές πύλες πολλαπλών
εισόδων
o Με την ίδια λογική, μια πύλη NOR τριών
εισόδων ΔΕΝ μπορεί να υλοποιηθεί
χρησιμοποιώντας δυο πύλες NOR δύο
εισόδων.
o Η λογική της επέκτασης του πλήθους των
εισόδων των πυλών μπορεί να εφαρμοστεί
και για πύλες τεσσάρων και πλέων εισόδων.
44. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
44
1.4 Ολοκληρωμένα κυκλώματα (Ο.Κ).
1.4.1 Τεχνολογίες κατασκευής ολοκληρωμένων
κυκλωμάτων
o Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα (integrated circuits)
είναι βασικά εξαρτήματα των ψηφιακών
κυκλωμάτων.
o Ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα είναι ένας ημιαγωγός
κρύσταλλος από πυρίτιο (Chip) που περιέχει
ηλεκτρονικά στοιχειά με τα οποία κατασκευάζονται οι
πύλες.
o Το chip τοποθετείται σε ένα πλαστικό περίβλημα και
συγκολλούνται οι επαφές σε εξωτερικούς ακροδέκτες
(pins) για να σχηματιστεί το Ο.Κ.
o Τα Ο.Κ ανήκουν σε μία κλίμακα Ολοκλήρωσης
(scale integration) ανάλογα με το πλήθος των
ισοδύναμων με πύλες κυκλωμάτων που περιέχουν.
45. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
45
1.4 Ολοκληρωμένα κυκλώματα (Ο.Κ).
1.4.1 Τεχνολογίες κατασκευής ολοκληρωμένων
κυκλωμάτων
o SSI (Small Scale Integration) περιλαμβάνει λιγότερα
από 12 πύλες.
o MSI (Medium Scale Integration) περιλαμβάνει 12-
100 πύλες.
o LSI (Large Scale Integration) περιλαμβάνει 100-
1000 πύλες.
o VLSI (Very Large Scale Integration) περιλαμβάνει
1000-100000 πύλες.
o ULSI (Ultra Large Scale Integration) περιλαμβάνει
περισσότερες από 100000 πύλες.
46. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
46
1.4 Ολοκληρωμένα κυκλώματα (Ο.Κ).
1.4.1 Τεχνολογίες κατασκευής ολοκληρωμένων
κυκλωμάτων
o Οι λογικές πύλες κατασκευάζονται με μία από
τις παρακάτω τεχνολογίες ολοκληρωμένων
κυκλωμάτων.
o BIPOLAR.
o CMOS (Complementary Metal-Oxide
Semiconductor).
o BICMOS (Bipolar CMOS).
o ECL (Emitter Coupled Logic).
47. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
47
1.4 Ολοκληρωμένα κυκλώματα (Ο.Κ).
1.4.1 Τεχνολογίες κατασκευής ολοκληρωμένων
κυκλωμάτων
o Τα χαρακτηριστικά των Ο.Κ. λογικών πυλών είναι :
o Ικανότητα οδήγησης εξόδου (Fun Out), είναι το πλήθος των
εισόδων του Ο.Κ. που μπορούν να οδηγηθούν από μία έξοδο του
χωρίς να κινδυνεύσει η ομαλή λειτουργία.
o Απώλεια ισχύος (Power Dissipation) είναι η ισχύς η οποία
καταναλώνεται από τις πύλες κατά τη λειτουργία τους με
αποτέλεσμα την παραγωγή θερμότητας που διαχέεται στο
περιβάλλον.
o Καθυστέρηση διάδοσης (Propagation Delay) είναι ο χρόνος
που απαιτείται για να διαδοθεί η αλλαγή ενός σήματος από την
είσοδο στην έξοδο.
o Περιθώριο θορύβου (Noise Margin) είναι η ελάχιστη τάση
εξωτερικού θορύβου που προκαλεί ανεπιθύμητη αλλαγή στη
έξοδο.
48. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
48
1.4.2 Η σειρά ολοκληρωμένων
κυκλωμάτων 74
o Τα Ο.Κ. της σειράς 74 είναι ευρέως
χρησιμοποιούμενα.
o Η ονομασία τους αρχίζει με γράμματα που
αφορούν στην κατασκευάστρια εταιρεία.
o Ακολουθεί ο αριθμός 74.
o Στην συνέχεια ακολουθούν γράμματα που
προσδιορίζουν την οικογένεια.
o Και τελειώνει με αριθμούς που
προσδιορίζουν τη λειτουργία τους.
49. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
49
1.4.2 Η σειρά ολοκληρωμένων
κυκλωμάτων 74
o Για παράδειγμα, το Ο.Κ. DM74LS00.
o Είναι της εταιρείας National Semiconductors.
(DM).
o Της σειράς 74.
o Τεχνολογίας BIPOLAR Low Power Schottky
(LS).
o Και περιέχει τέσσερις πύλες NAND δύο
εισόδων (00).
51. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
51
1.4.3 Λογικές τιμές και περιοχές
τάσης.
o Τα Ο.Κ. αναγνωρίζουν στις εισόδους τους
ηλεκτρικές τάσεις, στις οποίες αντιστοιχούν οι
λογικές τιμές «0» ή «1».
o Επίσης, στις εξόδους τους δίνουν ηλεκτρικές τάσεις
που αντιστοιχούν στις λογικές τιμές «0» ή «1».
o Στην πράξη όμως δεν είναι δυνατόν να έχουμε
απόλυτα ακριβείς τιμές τάσεων.
o Αυτό συμβαίνει για διάφορους λόγους, όπως :
n Διακυμάνσεις της τάσης τροφοδοσίας.
n Επίδραση της θερμοκρασίας.
n Επίδραση του θορύβου.
n Επίδραση του φορτίου στην τάση εξόδου.
52. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
52
1.4.3 Λογικές τιμές και περιοχές
τάσης.
o Για τον λόγο αυτό ορίζονται δύο περιοχές τάσης, η
μία αντιστοιχεί στο λογικό «1» και η άλλη
αντιστοιχεί στο λογικό «0».
o Ανάμεσα τους υπάρχει μια περιοχή που τις
ξεχωρίσει.
o Μία τιμή τάσης που βρίσκεται σε αυτή την ουδέτερη
(νεκρή) περιοχή δεν μπορεί να θεωρηθεί από το
κύκλωμα ούτε ως λογικό «0» ούτε ως «1» και η
συμπεριφορά του Ο.Κ. είναι απρόβλεπτη περιοχές
των τάσεων αναφέρονται στα τεχνικά φυλλάδια
δεδομένων (Data Sheets) των κατασκευαστών.
54. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
54
1.4.4 Οδηγίες για τη μελέτη
φύλλων δεδομένων (Data Sheets)
o Θα μελετήσουμε το Ο.Κ. 74LS00, το φύλο
δεδομένων του παραπάνω Ο.Κ. περιλαμβάνεται στο
LS/S/TTL DATA BOOK και θα το βρείτε και στο
παράρτημα του βιβλίου εργαστηριακών ασκήσεων.
o Στην πρώτη σελίδα δίνονται πληροφορίες για το
περιεχόμενο του Ο.Κ. :
n Quad 2 Input Gates (τέσσερις πύλες AND 2 εισόδων).
n Το διάγραμμα συνδέσεων (Connection diagram).
n Η λογική συνάρτηση και ο πίνακας αληθείας (Function
Table).
55. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
55
1.4.4 Οδηγίες για τη μελέτη
φύλλων δεδομένων (Data Sheets)
o Στην δεύτερη σελίδα φαίνονται :
o Οι μέγιστες απόλυτες τιμές (absolute
maximum ratings).
o Οι συνιστώμενες συνθήκες λειτουργίας
(recommended operation ratings).
o Τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά (electrical
characteristics).
o Και οι χαρακτηριστικές μεταγωγής
(switching characteristics).
56. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
56
1.4.4 Οδηγίες για τη μελέτη
φύλλων δεδομένων (Data Sheets)
o Οι μέγιστες απόλυτες τιμές αναφέρονται :
n Στην τάση τροφοδοσίας.
n Στην τάση εισόδου.
n Στην περιοχή θερμοκρασίας αποθήκευσης
και στην περιοχή θερμοκρασίας λειτουργίας.
o Τιμές μεγαλύτερες από αυτές μπορούν να
καταστρέψουν το Ο.Κ.
57. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
57
1.4.4 Οδηγίες για τη μελέτη
φύλλων δεδομένων (Data Sheets)
o Οι συνιστώμενες συνθήκες λειτουργίας
αναφέρονται : στις τιμές των παραμέτρων
που προτείνει ο κατασκευαστής.
n Τάση τροφοδοσίας (Vcc).
n Τάση στην είσοδο για χαμηλή στάθμη (VIL).
n Τάση στην είσοδο για υψηλή στάθμη (VIH).
n Ρεύμα εξόδου για χαμηλή στάθμη (IOL).
n Ρεύμα εξόδου για υψηλή στάθμη (IOH).
n Και στην περιοχή θερμοκρασίας του
περιβάλλοντος λειτουργίας (TA).
58. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
58
1.4.4 Οδηγίες για τη μελέτη
φύλλων δεδομένων (Data Sheets)
o Τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά είναι τιμές που
προκύπτουν για τις παρακάτω παραμέτρους για
συγκεκριμένες καταστάσεις λειτουργίας του Ο.Κ.
n Τάση «στραγγαλισμού» εισόδου (VI).
n Τάση εξόδου για υψηλή στάθμη (VOH).
n Τάση εξόδου για χαμηλή στάθμη (VOL).
n Ρεύμα εισόδου (II).
n Ρεύμα εισόδου για υψηλή στάθμη (IIH).
n Ρεύμα εισόδου για χαμηλή στάθμη (IIL).
n Ρεύμα εξόδου βραχυκύκλωσης (IOS).
n Ρεύμα του Ο.Κ. με τις εξόδους σε υψηλή στάθμη (ICCH).
n Ρεύμα του Ο.Κ. με τις εξόδους σε χαμηλή στάθμη
(ICCL).
59. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
59
1.4.4 Οδηγίες για τη μελέτη
φύλλων δεδομένων (Data Sheets)
o Οι χαρακτηριστικές μεταγωγής δείχνουν
την ταχύτητα αντίδρασης της εξόδου του Ο.Κ.
στην μεταβολή της εισόδου, δηλαδή την
καθυστέρηση διάδοσης.
o DM74LS00N Data Sheet.
63. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
63
1.6 (1) Λυμένες Ασκήσεις
BABA
BABA
BBABBAAA
BABA
BABA
BABA
BABAY
·+·
=+·+·+
=·+·+·+·
=+·+
=+·+
=···
=·+·=
00
)()(
)()(
)()(
o Θεώρημα 6
o Θεώρημα 6
o Θεώρημα 3
o Αξίωμα 3
o Αξίωμα 4
o Αξίωμα 1
70. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
70
1.6 (4b) Λυμένες Ασκήσεις
C
C
CBB
CBCB
CBCB
CBAACBAA
CBACBACBACBA
CBACBACBACBAY
=·
=·+
=·+·
=··+··
=··++··+
=··+··+··+··
=··+··+··+··=
1
)(
11
)()(
)()(
2 o Αξίωμα 2
o Αξίωμα 3
o Αξίωμα 4
o Αξίωμα 3
o Αξίωμα 4
o Αξίωμα 1
71. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
71
1.6 (4c) Λυμένες Ασκήσεις
BA
BA
BAAA
BABAA
BABBAA
BBABAABAA
BBAABABAAA
BABAAY
+
=·+
=·++
=·+·+
=·+·+·+
=··+··+·+
=··+··+·+·
=+··+=
1
)(
0
)()(
)()(3 o Αξίωμα 3
o Θεώρημα 1
+ αξίωμα 3
o Αξίωμα 4 +
θεώρημα 1
o Θεώρημα 2
o Αξίωμα 3
o Αξίωμα 4
o Αξίωμα 1
72. 5/29/2013 ΛΕΥΘΕΡΟΥΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ
ΠΕ1708
72
1.6 (4c) Λυμένες Ασκήσεις
BA
BBAA
BABA
BABA
BABAY
+
=+·+
=·++
=·++
=+·++·=
)(
)()(
))0(())1((4
o Αξίωμα 1
o Θεώρημα 4
o Αξίωμα 2
o Θεώρημα 5