Особливості побудови реальних логічних пристроїв

У різних серіях мікросхем, що випускаються промисловістю, звичайно передбачається наявність наборів елементів, що виконують ту саму ЛФ, але мають різне число входів. Тому для побудови цифрових пристроїв у більшості випадків можуть бути використані елементи саме з тією кількістю входів, що потрібна в окремих елементах структурної схеми.

Але іноді, наприклад, з вимог мінімізації числа корпусів мікросхем у схемі конкретного логічного пристрою, доводиться використовувати елементи, число входів у яких більше або менше необхідного. Нижче розглядаються особливості побудови реальних логічних пристроїв, що виникають у цих випадках.

Нехай в наявності є ЛЕ з трьома входами, а для подачі необхідних вхідних перемінних досить двох входів. Надлишковий вхід міг би бути залишений вільним (не підключеним до будь-яких електричних кіл). Однак у такому випадку знижується завадостійкість схеми через перешкоди, що наводяться на вільні входи, тому таке використання вільних входів елементів небажане.

Можливі різні способи підключення надлишкових входів. Наприклад, вхід, що не використовується, може бути підключений до будь-якого з використовуваних входів того ж елемента, як показано на рисунку 1.16.

Рис. 1.16. Підключення входу, що не використовується, до будь-якого з використовуваних входів логічного елемента

Недоліком такого способу підключення надлишкових входів є те, що об’єднання входів призводить до збільшення навантаження на вихід попереднього елемента, що, у свою чергу, збільшує затримку поширення сигналу і знижує швидкодію елемента.

Тому більш кращим є спосіб підключення, при якому на вхід, який не використовується, подається потенціал, що відповідає рівневі логічного 0 або 1. Правило вибору рівня полягає у тому, що на вхід, який не використовується, повинен подаватися сигнал пасивного рівня, тобто такий, що не викликає зміни стану ЛЕ. Тобто на вільні входи елементів АБО і АБО-НІ необхідно подавати логічний 0, а елементів ТА, ТА-НІ – логічну 1, як показано на рисунку 1.17. При цьому рівень логічного 0 може бути поданий підключенням входу, що не використовується, до корпуса схеми, а рівень логічної 1 – підключенням до плюса джерела живлення через обмежуючий опір.

Рис. 1.17. Подача рівнів логічних 0 і 1 на входи, що не використовуються

Елементи ТА-НІ, АБО-НІ, у яких використовується лише один вхід, а входи, що не використовуються, підключені будь-яким з розглянутих раніше способом, виконують операцію НІ (функцію інвертора).

Варіанти підключення входів, що не використовуються, для цього випадку показані на рисунку 1.18.

Якщо необхідно побудувати який-небудь ЛЕ із великою кількістю входів на основі елементів того ж типу, але з меншим числом входів, варто використовувати каскадне з’єднання елементів. При цьому входи елементів ТА, АБО підключаються безпосередньо до виходів попередніх елементів, а елементів ТА-НІ, АБО-НІ через інвертори, як показано на рисунку 1.19.

Рис. 1.18. Застосовування елементів ТА-НІ, АБО-НІ як інверторів

Рис. 1.19. Побудова ЛЕ із трьома входами на основі елементів із двома входами