Vývoj a základy Automatizace

2. Vývoj a základy Automatizace 15. Logické obvody

3. Logické obvody • Číslicová technika používá při činnosti moderních digitálních zařízení (počítačů, mikropočítačů, mikrokontrolérů a dalších) binární (dvojkovou) soustavu pracující s pouhými dvěma stavy a Booleově algebře. • Booleova algebra pracuje s logickými proměnnými, které mohou nabývat pouze dvou hodnot – logická 0 a logická 1 a logickými funkcemi, jejichž vstupem i výsledkem může být rovněž pouze log. 0 nebo log. 1.

4. Logické proměnné jsou v číslicové technice obvykle reprezentovány napěťovými úrovněmi (označovanými jako úroveň L, která odpovídá logické nule, a úroveň H, která odpovídá logické jedničce), v závislosti na použité technologii však mohou být rovněž reprezentovány elektrickým proudem, úrovní magnetizace, polarizací paprsku apod. Logické obvody

5. Logické funkce se pak implementují pomocí logických členů, které nazýváme hradla. • Z těchto logických členů realizujících základní logické funkce se skládají složitější logické obvody tvořící funkční bloky, které jsou základem všech digitálních obvodů (např. mikroprocesoru, mikrokontroléru atd.) Logické obvody

6. Historické ohlédnutí • Logické obvody jsou obvody, které slouží k realizaci logických funkcí a jsou základem všech číslicových systémů. • Logické obvody pracují s diskrétními stavy (se dvěma logickými signály 0 a 1), na rozdíl od obvodů analogových, které zpracovávají spojitý signál (viz např. rozdíl mezi digitálním a analogovým voltmetrem nebo ampérmetrem).

7. Kromě čistě logických obvodů existují i obvody, které pracují jak s logickými, tak i analogovými signály. Příkladem může být analogově-digitální nebo digitálně-analogový převodník nebo komparátor. Logickým obvodem obvykle myslíme elektronický obvod, teoreticky je však možné logický obvod realizovat nejen elektronicky, ale rovněž elektromechanicky, čistě mechanicky, opticky apod. Logické obvody

8. Kombinační a sekvenční logické obvody • Logické obvody dělíme podle funkce do dvou základních skupin na: - kombinační logické obvody - sekvenční logické obvody. • Chování logických obvodů tak můžeme vždy popsat nějakou logickou funkcí. Obvody, které realizují základní logické funkce, nazýváme logická hradla.

9. Z logických hradel se pak skládají složitější logické obvody, a to jak kombinační, tak sekvenční. • Kombinačním logickým obvodem je rovněž např. sčítačka, kodér, dekodér, multiplexor nebo demultiplexor. • Sekvenční logické obvody jsou zpravidla složitější než logické obvody kombinační a jejich návrh bývá podstatně komplikovanější. • Sekvenčním logickým obvodem je např. klopný obvod, posuvný registr nebo čítač. Kombinační a sekvenční logické obvody

10. Kombinační logické obvody • Kombinační logický obvod je logický obvod, jehož výstupní proměnné závisí pouze na logických hodnotách vstupních proměnných. Výstupní proměnné nejsou tedy závislé na vnitřním stavu obvodu. • Příkladem jsou tzv. logická hradla: logický součin, součet, - chování kombinačních obvodu se dá vyjádřit pravdivostní tabulkou nebo funkcí v Booleově algebře. • Kombinační obvody si nepamatují co se s nimi dělo v minulosti.

11. Sekvenční logické obvody • Sekvenční logický obvod je logický obvod, jehož výstupní proměnné závisí jednak na proměnných vstupních a také na jejich předchozím stavu, případně i na vnitřním stavu obvodu. • Jediné kombinaci vstupu muže tedy odpovídat více různých hodnot výstupu. • Sekvenční obvod má paměť pro všechny nebo jen pro několik vstupních a výstupních hodnot.

12. Sekvenční logické obvody dělíme na: - Asynchronní sekvenční obvody - Synchronní sekvenční obvody • Asynchronní sekvenční obvody V těchto obvodech dochází ke změně výstupních stavu okamžitě po změně stavu vstupních. Sekvenční logické obvody

13. Synchronní sekvenční obvody Výstupní stavy nemění svůj stav ihned po změně vstupu, ale až po změně taktovacího (clock) signálu. Obvod mění své hodnoty jen v definovaných okamžicích, daných hodinovým signálem, např. při jeho náběžné hraně. Sekvenční logické obvody