Upload
sasa-savic
View
16
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Predavanja vezana za digitalne signale.
Citation preview
Logika kola ime se bavi digitalna elektronika osnovna logika kola tehnologije logikih kola kombinaciona logika kola univerzalni logiki elementi
ime se bavi digitalna elektronika? Digitalna elektronika se bavi digitalnim sistemima i digitalnim kolima.
Digitalni sistem i digitalna kola obrauju digitalne signale. Digitalni
signali nose informaciju o diskretizovanoj veliini.
Analogni signali ( Umin Umax; fminfmax )
Za signal koji je kontinualan po amplitudi u vremenu kae se da je
analogni signal.
Nosi informaciju o kontinualnoj veliini koja u nekom trenutku moe
imati bilo koju vrednost iz opsega.
Impulsni signali Impulsni signal je po teorijskoj definiciji signal koji ima trenutnu
promenu
Digitalni signali Digitalni binarni signal je impulsni signal koji u nekom vremenskom
trenutku-intervalu predstavlja informaciju koja ima jednu od dve
diskretne vrednosti.
Prednosti digitalnih signala
Imunost informacije na smetnje;
Laka realizacija kola za obradu i prenos digitalnih signala;
Laka realizacija kola za uvanje (memorisanje) informacija predstavljenih digitalnim signalima;
Mogunost regenerisanja digitalnih signala i informacija predstavljenih digitalnim signalima.
Osnovna logika kola
Logiki nivoi
Osnovna karakteristika digitalnih elektronskih kola su logiki nivoi
signala koji se pojavljuju na njihovim ulazima i izlazima. Binarna
logika podrazumeva dva stanja koja se nazivaju logikom jedinicom i
logikom nulom. U elektrinom smislu, to znai da se na ulazu/izlazu
kola mogu pojaviti samo dva signala, odnosno dva naponska nivoa.
Naponski nivo koji odgovara logikoj nuli naziva se nizak naponski
nivo VL, a onaj koji odgovara logikoj jedinici visok naponski nivo VH.
Impulsna pobuda kola
Prednja i zadnja ivica
tr je vreme porasta prednje ivice tf je vreme opadanja zadnje ivice
Realni impuls
Povorka periodinih impulsa
Povorka neperiodinih impulsa
Invertor
Tablica istinitosti i logika funkcija
Prenosna karakteristika
Margine uma odreuju granice
tolerancije invertora na promene
nivoa ulaznog signala, to znai da
je:
VOL Napon koji definie stanje
logike nule na izlazu;
VOH Napon koji definie stanje
logike jedinice na izlazu;
VIL Najvii napon za koji je ulaz
u stanju logike nule;
VIH Najnii napon za koji je ulaz
u stanju logike jedinice.
Prenosna karakteristika idealnog invertora je:
Propagaciono kanjenje
Disipacija snage
Predstavlja proizvod izmeu vrednosti napona napajanja VDD i srednje
vrednosti struje koja protie kroz kolo:
pri emu su IDL i IDH struje kada se izlaz invertora nalazi u stanju
logike nule i jedinice, respektivno.
Proizvod izmeu propagacionog kanjenja i disipacije snage SPP
(speed-power product) odreuje performanse logikog kola:
I i NI kolo
ILI i NILI kolo
Iskljuivo ILI i iskljuivo NILI kolo
Tehnologije logikih kola
CMOS i TTL kola CMOS logika kola TTL logika kola
CMOS (Complementary MOS)
DTL (Diode-Transistor Logic)
TTL (Transistor-Transistor Logic)
STTL (Schottky TTL)
ECL (Emitter-Coupled Logic)
BiCMOS (Bipolar-CMOS)
CMOS i TTL kola
CMOS logika kola se proizvode u verzijama sa sledeim
naponima napajanja:
5V 3.3V 2.5V 1.2V Logiki nivoi 5V CMOS kola: Logiki nivoi 3.3V CMOS kola:
Logiki nivoi TTL kola: Margine uma
Zavisnost disipacije
snage od uestanosti:
Fan-out
Broj opteretnih kola koja se mogu vezati na izlaz pobudnog kola bez
naruavanja njegovih performansi
Optereenje CMOS logikih kola
Optereenje TTL logikih kola:
CMOS logika kola
CMOS invertor CMOS NI kolo
CMOS NILI kolo
TTL logika kola
DTL NI kolo
Kada su viA i viB na nivou logike nule, diode DA i DB su direktno
polarisane preko otpornika R1 i izvora VCC. Ako je viA = viB =0.1V, tada
je v1 =0.8V. Diode D1 i D2 ne vode jer, da bi vodile, napon vB treba da
bude -0.6V, to nije mogue u kolu. Poto je vB = 0, tranzistor Q0 je
zakoen, pa je na izlazu logika jedinica, tj. napon VCC.
Kada su viA i viB na nivou jedinice (VCC), diode DA i DB ne vode.
Diode D1 i D2 su direktno polarisane preko otpornika R1 i izvora
VCC. Tranzistor Q0 je u zasienju (to se podeava otpornikom
RC), pa je na izlazu logika nula, tj. napon VCE(sat).
Otpornik RB naziva se pull-down otpornik i slui da ubrza
prelazak tranzistora iz zasienja u zakoenje, odvoenjem
nagomilanih manjinskih nosilaca iz baze. Ovaj otpornik
obezbeuje provodni put za inverznu struju baze. Nedostatak je
to, kada tranzistor vodi, ovaj otpornik smanjuje struju baze.
TTL invertor
Kada je ulaz na nivou logike jedinice, spoj BE tranzistora Q1 je
inverzno polarisan, a spoj BC je direktno polarisan. Struja tee preko
otpornika R1 i spoja BC tranzistora Q1 u bazu tranzistora Q2, vodei ga u
zasienje. Time je ukljuen tranzistor Q3, pa je na izlazu logika nula. U
isto vreme, napon na kolektoru tranzistora Q2 je dovoljno nizak da
tranzistor Q4 bude u zakoenju.
Dioda D1 slui da sprei pojavu naponskih premaenja prilikom promena
napona na ulazu i time titi tranzistor Q1. Dioda D2 obezbeuje da
tranzistor Q4 bude iskljuen.
Kada je ulaz na nivou logike
nule, spoj BE tranzistora Q1 je
direktno polarisan, a spoj BC
je inverzno polarisan. Struja
tee preko otpornika R1 i spoja
BE tranzistora Q1 prema ulazu,
tako da je tranzistor Q2
zakoen. Time je zakoen i
tranzistor Q3.
Napon na kolektoru tranzistora
Q2 je dovoljno visok da
tranzistor Q4 bude u zasienju,
pa je na izlazu logika jedinica.
Kombinaciona logika kola Osnovna kombinaciona logika kola
I-ILI kola
Direktna implementacija SOP (Sum Of Products) izraza
I-ILI-Invertovana kola
Implementacija POS (Product Of Sum) izraza
Iskljuivo ILI kola
Iskljuivo NILI kola
Univerzalni logiki elementi NI kolo kao univerzalni logiki element
NILI kolo kao univerzalni logiki element
NI logika
NI logika sa dualnim simbolima
Svi logiki dijagrami u NI logici treba da budu nacrtani tako da je svako
kolo predstavljeno ili NI simbolom ili ekvivalentnim negativnim ILI
simbolom.
NILI logika
NILI logika sa dualnim simbolima
Svi logiki dijagrami u NILI logici treba da budu nacrtani tako da je
svako kolo predstavljeno ili NILI simbolom ili ekvivalentnim negativnim
I simbolom.