Вопрос 1

1) Представление информации в цифровой форме. Двоичная система счисления. Логические функции и законы. Логические элементы.

2) Схема и принцип работы базового элемента ТТЛ 2И-НЕ. Основные разновидности ИМС ТТЛ. Параметры ИМС ТТЛ.

Пусть хотя бы на одном из входов присутствует напряжение логического нуля.

В этом случае соответствующие переход базы-эмиттер VT1 будет открыт. Из схемы видно, что напряжение базы VT1 оказывается приложенным к переходу коллектор база VT1 и к переходу базы-эмиттер VT2, то есть к двум переходам включенным последовательным (напряжение должно быть в два раза больше. Два раза по 0.7). Так как напряжение базы равно 1 В, то этого напряжения не хватает для того, что эти переходы открылись, поэтому переход коллектор база VT1 закрыт и соответственно транзистор VT2 закрыт. Так как транзистор VT2 закрыт, то его коллекторное напряжение соизмеримо с напряжением питания (сильно отличается от нуля), и это означает, что транзистор VT3 открыт и насыщен. Транзистор VT4 закрыт, то есть находится в режиме отсечки. Таки образом напряжение выхода соответствует высокому логическому уровню, но явно не будет равно напряжению питания.
Выходной ток логический единицы оказывается значительно меньший, чем выходной ток нуля, потому что при работе на аналогичный элемент большой выходной ток логической единицы оказывается не нужным (так как в этом случае многоэмиттерный транзистор на входе следующего элемента оказывается запертым, то есть потребляет малый ток).

Параметры 155 серии ИМС:

Электрические параметры

	Номинальное напряжение питания	5 В 5 %
	Выходное напряжение низкого уровня	не более 0, 4 В
	Выходное напряжение высокого уровня	не менее 2, 4 В
	Напряжение на антизвонном диоде	не менее -1, 5 В
	Входной ток низкого уровня	не более -1, 6 мА
	Входной ток высокого уровня	не более 0, 04 мА
	Входной пробивной ток	не более 1 мА
	Ток короткого замыкания	-18...-55 мА
	Ток потребления при низком уровне выходного напряжения	не более 22 мА
	Ток потребления при высоком уровне выходного напряжения	не более 8 мА
	Потребляемая статическая мощность на один логический элемент	не более 19, 7 мВт
	Время задержки распространения при включении	не более 15 нс
	Время задержки распространения при выключении	не более 22 нс

3) Схемы и принцип работы базовых элементов КМОП: инвертор, элемент 2И-НЕ. Параметры ИМС КМОП.

КМОП 2И-НЕ
1. Пусть на обоих входах 1. VT1 И VT2 закрыты, а VT3 и VT4 открыты. Следовательно напряжение выхода соответствует логическому нулю.

2. Пусть хотя бы одно из входных напряжений соответствует напряжению нуля. Следовательно VT1 или VT2 открыт, и закрыт хотя бы один из VT3 и VT4. На выходе логическая единица.

И-НЕ

Пусть входное напряжение близко к нулю. (по крайней мере меньше порогового напряжении, при котором один из транзисторов открывается). Поэтому VT2 закрыт, а VT1 открыт. Ввиду того, что VT1 открыт и сопротивление канал достаточно мало, на выходе напряжение равно практически напряжению питания.

Параметры КМОП ИМС:

Поскольку полевые транзисторы не так критичны к напряжению питания, как биполярные, эта серия питается напряжением от +3 до +15V. Это позволяет широко использовать эту серию в различных устройствах, в том числе и с батарейным питанием. Кроме того, устройства собранные на микросхемах серии К561, потребляют очень маленький ток. Да и не мудрено, ведь основу КМОП-микросхем составляет полевой МДП-транзистор.

Например, микросхема К561ТР2 содержит четыре RS-триггера и потребляет ток 0, 14 mA, а аналогичная микросхема серии К155 потребляла минимум 10 – 12 mA. Микросхемы на КМОП структурах обладают очень большим входным сопротивлением, которое может достигать 100 МОм и более, поэтому их нагрузочная способность достаточно велика. К выходу одной микросхемы можно подключить входы 10 – 30 микросхем. У микросхем ТТЛтакая нагрузка вызвала бы перегрев и выход из строя.

Поэтому конструирование узлов на микросхемах с применением КМОП транзисторов позволяет применять более простые схемные решения, чем при использовании микросхем ТТЛ.

4) Методы минимизации логических функций: алгебраический, метод карт Карно.

Минимизация алгебраическим методом осуществляется согласно законам алгебры логики, которые приведены в п.1

5) Шифраторы. Схема и таблица состояний шифратора 8: 3.

6) Дешифраторы. Схема и таблица состояний дешифратора 3: 8.

7) Мультиплексоры. Схема и таблица состояний мультиплексора 4: 1. Наращивание разрядности мультиплексоров: реализация мультиплексора 16: 1 на основе мультиплексоров 4: 1.

продолжение 7го вопроса и начало 8го (Демультиплексоры. Схема и таблица состояний демультиплексора 1: 4)

продолжение 8го вопроса и начало 9го (Схема, таблица состояний и логические функции полусумматора и 1-разрядного полного сумматора.)

продолжение 9го и начало 10го (Асинхронный RS-триггер: схема на логических элементах, временные диаграммы работы, сокращенная таблица состояний)

продолжение 10го и начало 11го (Синхронный RS-триггер: схема на логических элементах, временные диаграммы работы, сокращенная таблица состояний)

12) Двухступенчатый RS-триггер: схема, временные диаграммы, отличия от простых триггеров.

13) JK-триггер: схема на логических элементах, временные диаграммы работы, сокращенная таблица состояний.

14) D-триггер: схема на логических элементах, временные диаграммы работы, сокращенная таблица состояний.

Начало 15го (Реализация D-триггера и Т-триггера на базе JK-триггера. Реализация Т-триггера на основе D-триггера)

16) Счетчики импульсов. Классификация. Схема и временные диаграммы последовательного 4-разрядного счетчика. Реализация счетчика с заданным коэффициентом счета.

продолжение 16го и начало 17го (Регистры. Классификация. Схема 4-разрядного регистра хранения. Схема и временные диаграммы 4-разрядного регистра сдвига.)

продолжение 17го и начало 18го (Мультивибратор и одновибратор на цифровых логических элементах: схемы, временные диаграммы, принцип работы.)