Raqamli qurilmalarni loyihalashga kirish

Modellar va raqamli qurilmalarni ifodalanish darajalari.

Hamma raqamli qurilmalar mantiqiy mikrosxemalar yordamida quriladi, ularning har biri albatta quydagi chiqishlarga ega buladi 1.3-chizma ( yoki oddiy qilib aytilganda oyoqchalar):

-manba chiqishlari: umumiy (yoki << yer >> ) va manba kuchlanishi (kо‘pchilik holatda +5B yoki +3,3V), ular sxemada odatda kо‘rsatilmaydi;

-kirish signallari uchun chiqishlar (yoki kirishlar), ularga tashqi raqamli signallar beriladi;

-chiqish signallari uchun chiqishlar (yoki chiqishlar ), ularga mikrosxemaning о‘zidan raqamli signal beriladi (1.3- chizma).

1.3-chizma. Raqamli mikrosxema.

Har bir mikrosxema u yoki bu usulda kirishdagi signal ketma-ketligini о‘zgartirib, chiqish signal ketma-ketliklarini xosil qiladi. О‘zgartirish usulini odatda jadval kо‘rinishida (chinlik jadvali ) yoki vaqt diagrammasi kо‘rinishida, yani barcha signallarni vaqtga bog‘liq boʻlgan grafik kо‘rinishida beriladi.

Barcha raqamli mikrosxemalar mantiqiy signallar bilan ishlaydi, ular ikkita ruxsat etilgan kuchlanish qiymatiga ega. Ulardan biri mantiqiy bir, boshqasi esa mantiqiy nol deb ataladi. Kо‘pincha mantiqiy nolga past darajadagi kuchlanish, mantiqiy birga esa yuqori darajadagi kuchlanish tо‘g‘ri keladi. Bu holat «musbat mantiq» deb yuritiladi. Lekin signallarni uzoq masofaga uzatilganda va mikroprotsessor tizimlarining tizimli shinalarida teskari tasavvurdan ham foydalaniladi. Ba’zi xollarda mantiqiy nol kuchlanishni ( tok ) kо‘rinishdagi , mantiqiy bir esa manfiy kо‘rinishdagi kuchlanish (tok) yoki teskari kodlashtiriladi. Mantiqiy nol va birlarni kodlashtirishning ancha murakkab usullari ham mavjud. Lekin biz asosan musbat mantiq haqida sо‘z yuritamiz.

Raqamli qurilmalarni ishlashini bayon qilish uchun turli modellardan foydalaniladi, ular bir-biridan murakkabligi, aniqligi, nozik fizik xossalarni kam yoki koʻp hisobga olishi bilan farqlanadi. Asosan bu modellar raqamli sxemalarni kompyuterda hisoblash uchun foydalaniladi. Hozirgi vaqtda mavjud dasturlar nafaqat tayyor sxemalarning kо‘rsatgichlarini hisoblay oladi, shuningdek formallashtirib bayon etilgan funksiyalarni yangi sxemalarini xam loyihalashtiradi. Bu albatta qulay, lekin dastur hech mahal malakali mutaxassis bilan tenglasha olmaydi.

Kо‘p holatda raqamli sxemalarni loyihalashtiruvchi uchta modeldan foydalanadi, raqamli qurilmalarni ishlashini tasavvur etishning uch bosqichi.

1. 
   Mantiqiy model.
   
2. 
   Vaqt boʻyicha ushlanish modeli.
   
3. 
   Elektr effektlarni hisobga oluvchi model.
   

Tajriba kо‘rsatadiki, barcha holatlarning taxminan 20% da birinchi oddiy model yetarli ekan. Birinchi model past tezlikda ishlovchi, tezlik muxim bо‘lmagan holda barcha mikrosxemalarga tadbiq etish mumkin. Mantiqiy elementlarning ishlash ushlanishini hisobga oluvchi ikkinchi modelni esa 80% sxemalarni loyihalashtirishda foydalaniladi. Uning tadbiqi barcha tez ishlovchi qurilmalarni loyihalashtirish va bir vaqtning о‘zida sxemaning bir necha kirishlarida signalni о‘zgarishi lozim bо‘lganda zarurdir. Nihoyat, kirish va chiqish toklarini, kirish va chiqish qarshiliklarini va element sig‘imlarini hisobga oluvchi uchinchi modeli, amalda 100% raqamli sxemalarni loyihalashtirish imkonini beradi. Birinchi navbatda bu uchinchi modelni bir necha kirish va chiqishlar birlashganda, signallarni katta masofalarga uzatilganda va mantiqiy elementlarni ananaviy bо‘lmagan ulanish hollarida tadbiq etish kerak.

Sanab о‘tilgan modellarning ishlashini namoyish etish uchun eng oddiy Inkor - mantiqiy elementini ishlashini kо‘rib chiqamiz. Inkor mantiqiy elementi kirishdagi mantiqiy signalni sxemaning chiqishida kirish signalining aksiga (teskarisiga) о‘zgartirib beradi, yana boshqachasiga aytilganda mantiqiy signallarni qutibini о‘zgartirib beradi. Inkor - mantiqiy elementini chinlik jadvali juda oddiy ( 1.1 jadval), chunki faqat ikkita xolat bо‘lishi mumkun: kirishlarda nol yoki bir.