مدارهای منطقی فصل دوم - روش های جبری برای تحلیل و طراحی مدارهای منطقی
Download
Report
Transcript مدارهای منطقی فصل دوم - روش های جبری برای تحلیل و طراحی مدارهای منطقی
مدارهای منطقی
فصل دوم -روش های جبری برای تحلیل و
طراحی مدارهای منطقی
تدریس مدارهای منطقی
برای اطالعات بیشتر تماس بگیرید
تاو
شماره تماس09125773990 :
09371410986
پست الکترونیک :
[email protected]
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
روش های جبری برای تحلیل
و
طراحی مدارهای منطقی
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
دستگاه های دیجیتالی
جبر بول:
یک عبارت منطقی می تواند ”درست“ یا ” نادرست“ باشد ( 0یا .)1
شامل فرمول های جبری مربوط به ترکیب های مقادیر منطقی است.
درسطح سخت افزار:
هر عبارت منطقی با یک سیگنال الکتریکی نشان داده می شود.
ارزش منطقی هر عبارت با ولتاژ الکتریکی سیگنال ،مشخص
می شود.
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
دستگاه های
دیجیتالی()2
مثال:
سطح ولتاژ باال
عبارت درست است.
سطح ولتاژ پائین
عبارت نادرست است.
عملگرهای منطقی با گیت های منطقی پیاده سازی می شوند.
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
اصول جبر بول
()1
اصول اساس ی:
اصل :1
هستند ،و
a+b
تعریف:برای هر aو bکه متعلق به مجموعه ی k
a.bمجموعه ی تعلق داkرند.
نیز به
نامیده می شود).
،
و
( ،
Or a+b
And
a.b
K
a+b K
a.b
K
If a & b
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
اصول جبر بول
()2
اصل :2
موجودیت عناصر 0و :1
x
x+0=x
x+0 x.1
0
0
0
x.1=x
1
1
1
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
اصول جبر بول
()3
اصل :3
x+y=y+x
خاصیت عناصر +و : .
x.y=y.x
y
x
x.y y.x x+y y+x
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
اصول جبر بول
()4
’x
’y.x
x.y
x+y
y
x
1
0
0
0
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
اصول جبر بول
()5
اصل :4
خاصیت شرکت پذیری اعمال +و.
)(x + y)+ z = x +(y + z
x .(y . z) = (x . y). z
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
اصول جبر بول
()6
اصل :5
خاصیت توزیع پذیری +بر .و .بر :+
x .(y + z) = x . y + x . z
)x +(y . z) = (x + y) . (x + z
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
آزمون درستی توزیع پذیری +بر .و .بر
=
)2( +
)(x+y)(x+z
x+y x+z
x y z y.z x+y.z
0
0
0
1
0
0
0
0
0 0 0 0
0 0 1 0
0
0
1
0
0 1 0 0
1
1
1
1
1
1
1
1
0 1 1 1
1 0 0 0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 1
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
اصول اساس ی جبر بول
()1
.1خاصیت خود توانی:
a+a=a
a.a=a
.2عناصر بی اثر در .و : +
a.1=a
a+0=a
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
اصول اساس ی جبر بول
()2
متمم ّ
ّ .3
متمم:
ِ
a’’ = a
.4قانون جذب:
a+a.b=a
a .(a + b) = a
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
اصول اساس ی جبر بول
()3
.5قانون 5
a) a + a‘b = a + b
b) a(a' + b) = a b
مثال:
])5(aق[
])5(bق[
B + AB'C'D = B + AC'D
(X + Y)((X + Y)' + Z) = (X + Y)Z
.6قانون 6
a) ab + ab' = a
b) (a + b)(a + b') = a
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
)3(
اصول اساس ی جبر بول
:مثال
ABC + AB'C = AC
[ق6(a)]
(W' + X' + Y' + Z')(W' + X' + Y' + Z)(W' + X' + Y + Z')(W' + X' + Y + Z)
= (W' + X' + Y')(W' + X' + Y + Z')(W' + X' + Y + Z)
[ق6(b)]
= (W' + X' + Y')(W' + X' + Y)
[ق6(b)]
= (W' + X')
[ق6(b)]
09371410986 _ 09125773990 تدریس خصوصی مدارهای منطقی
)3(
اصول اساس ی جبر بول
7 قانون.7
a) ab + ab‘c = ab + ac
b) (a + b)(a + b' + c) = (a + b)(a + c)
:مثال
wy' + wx'y + wxyz + wxz‘
= wy' + wx'y + wxy + wxz'
= wy' + wy + wxz'
= w + wxz'
=w
[ق7(a)]
[ق7(a)]
[ق7(a)]
[ق7(a)]
09371410986 _ 09125773990 تدریس خصوصی مدارهای منطقی
قوانین دمرگان
()1
’(x.y)’=x’+y
’(x+y)’=x’.y
این قانون می تواند به صورت زیر تعمیم پیدا کند:
’(x.y.....t)’=x’+y’+...+t
’(x+y+...+t)’=x’.y’.....t
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
قوانین دمرگان
()2
مثال:
‘)(a + bc
'))= (a + (bc
‘)= a'(bc
)'= a'(b' + c
'= a'b' + a'c
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
قوانین دمرگان
()3
مثال های بیشتری از قوانین دمرگان:
])(bد [
])(aد[
])(bد[
])(aد[
]متمم ّ
ّ
متمم[
ِ
'))' (a(b + z(x + a')))' = a' + (b + z(x + a
'))'= a' + b' (z(x + a
)')'= a' + b' (z' + (x + a
)')'= a' + b' (z' + x'(a
)= a' + b' (z' + x'a
])5(aق[
)'= a' + b' (z' + x
])5(bاصل[
])6(aق[
])(aد [
])(bد [
')= (ab + ac + a'b
')= (b + ac
')= b'(ac
)'= b'(a' + c
') (a(b + c) + a'b
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
)4(
اصول اساس ی جبر بول
8قانون.8
(a) ab + a'c + bc = ab + a'c
(b) (a + b)(a' + c)(b + c) = (a + b)(a' + c)
:مثال
– AB + A'CD + BCD = AB + A'CD
– (a + b')(a' + c)(b' + c) = (a + b')(a' + c)
– ABC + A'D + B'D + CD
= ABC + (A' + B')D + CD
= ABC + (AB)'D + CD
= ABC + (AB)'D
= ABC + (A' + B')D
_ 09125773990
= ABC +منطقی
A'D + مدارهای
B'D خصوصی
09371410986
[ق9(a)]
[ق9(b)]
تدریس
[اصل5(b)]
[ (دb)]
[ق9(a)]
[ (دb)]
[اصل5(b)]
(duality) دوگان
duality
duality
0
And
1
duality
Or
duality
:مثال
x+y’z
دوگان
x.)y’+z(
09371410986 _ 09125773990 تدریس خصوصی مدارهای منطقی
)1(
)POS) ) و ماکسترم هاSOP) مینترم
x
y
z
x+y+z
Minterm
Maxterm
0
0
0
0
0
1
0
1
x’.y’.z’
x’.y’.z
m0
m1
x+y+z
x+y+z’
M0
M1
0
0
1
1
0
1
1
1
x’.y.z’
x’.y.z
m2
m3
x+y’+z
x+y’+z’
M2
M3
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
x.y’.z’
x.y’.z
x.y.z’
x.y.z
m4
m5
m6
m7
x’+y+z
x’+y+z’
x’+y’+z
x’+y’+z’
M4
M5
M6
M7
09371410986 _ 09125773990 تدریس خصوصی مدارهای منطقی
مینترم ) )SOPو ماکسترم ها ))POS
()2
مثال:
)m(1,2,4,5,6
=)f(x,y,z
=)f(x,y,z
)M(0,3,7
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
مینترم ) )SOPو ماکسترم ها ))POS
()2
مثال:
)f(x,y,z)= m(1,2,4,5,6
)f(x,y,z)= M(0,3,7
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
مینترم ) )SOPو ماکسترم ها ))2()POS
مثال :تابع زیر را به صورت مینترمی بنویسید.
F (x , y) = x . y
.1رسم جدول درستی
.2تعیین مینترم ها
)F (x , y) = F(2
F
0
0
0
1
y
0
1
0
1
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
x
0
0
1
1
)3()POS) ) و ماکسترم هاSOP) مینترم
. را به صورت مینترمی بنویسیدf '(A , B, Q , Z) وf (A , B , Q , Z):مثال
f(A,B,Q,Z) = A'B'Q'Z' + A'B'Q'Z + A'BQZ' + A'BQZ
f(A,B,Q,Z) = A'B'Q'Z' + A'B'Q'Z + A'BQZ' + A'BQZ
= m0 + m1 + m6 + m7
= S m(0, 1, 6, 7)
f '(A,B,Q,Z) = m2+ m3+ m4+ m5+ m8+ m9 + m10+ m11+ m12
+ m13 + m14 + m15
= S m(2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15)
09371410986 _ 09125773990 تدریس خصوصی مدارهای منطقی
:قضیه گسترش شانون
(a). f(x1, x2, …, xn) = x1 f(1, x2, …, xn) + (x1)' f(0, x2, …, xn)
(b). f(x1, x2, …, xn) = [x1 + f(0, x2, …, xn)] [(x1)' + f(1, x2, …,
xn)]
• f(A,B,C) = AB + AC' + A'C
:مثال
– f(A,B,C) = AB + AC' + A'C = A f(1,B,C) + A' f(0,B,C)
= A(1×B + 1×C' + 1'×C) + A'(0×B + 0×C' + 0'×C) = A(B + C') + A'C
– f(A,B,C) = A(B + C') + A'C = B[A(1+C') + A'C] + B'[A(0 + C') + A'C]
= B[A + A'C] + B'[AC' + A'C] = AB + A'BC + AB'C' + A'B'C
– f(A,B,C) = AB + A'BC + AB'C' + A'B'C
= C[AB + A'B×1 + AB'×1' + A'B'×1] + C'[AB + A'B×0 + AB'×0' +
A'B'×0]
= ABC + A'BC + A'B'C + ABC' + AB'C'
09371410986 _ 09125773990 تدریس خصوصی مدارهای منطقی
Xor & Xnor
x + y=x . y’+x’.y
x . y=x’. y’+x.y
x
0
0
1
1
y
0
1
0
1
x.y x+y x+y x.y
0
0
0
1
0
1
1
0
0
1
1
0
1
1
0
1
09371410986 _ 09125773990 تدریس خصوصی مدارهای منطقی
گیت ها(دریچه ها)
()1
And:
A=x.y
y
x
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
1
1
A
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
x
y
گیت ها(دریچه ها)
()1
A=x+y
y
x
0
0
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
Or:
B
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
x
y
گیت ها
()2
تقویت کننده:
x
x
’x
1
x
0
0
1
مت ّمم:
’x
x
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
گیت ها
()3
A
y
x
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
1
1
Nand:
A
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
x
y
x
گیت ها
()3
A
y
x
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
Nor:
A
x
y
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
x
گیت ها
()4
A
y
x
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
Xor:
A
x
y
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
گیت ها
()4
A
y
x
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
1
1
Xnor:
A
x
y
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
گیت یا بافر 3وضعیتی
()1
این گیت ها دارای یک دریچه ورودی،
یک خروجی و یک کلید کنترل است
که هر گاه کلید کنترل 1گردد؛
ورودی بر روی خروجی قرار میگیرد.
Input
output
Control
Input If control = 1
= Output
If control = 0
Hz
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
گیت یا بافر 3وضعیتی
()2
اتصال سری:
Off
so
b=0
so
c=0
Off
b=1
so
f =a
f
c=1
a
c
b
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
گیت یا بافر 3وضعیتی
()3
اتصال موازی:
f=b
so
c=0
so
f=a
c=1
a
c.d = 0
f
c
b
(c’)d
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
تأخیر در انتشار
)1(
Real implementations are not quite so perfect
Computation actually takes some time
Communication actually takes some time
B
A
C
A
B
C
Timing Diagram
09371410986 _ 09125773990 تدریس خصوصی مدارهای منطقی
a
b
تأخیر
)2(
k2
f
k1
k3
1
a
b
c
c
k1
b=1
c=1
1
1
m+1
0
m+2
1
a=1
t=0
:مثال
k2
k3
m+3
0
m+5
1
t=m
a=1
b=0
c=1
f
t=m
09371410986 _ 09125773990 تدریس خصوصی مدارهای منطقی
Hazard(1)
کد ِگری
()1
در این کد،هر کدام از کد ها تنها در یک بیت با کد قبلی متفاوت است
و این روند چرخش ی است؛یعنی آخرین کد و اولین کد نیز تنها در 1
بیت متفاوتند.
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
کد گری
()2
z
0
1
1
0
0
1
1
0
y
0
0
1
1
1
1
0
0
x
0
0
0
0
1
1
1
1
z
Gray code
BCD code
0
1
0
1
0
1
0
1
y
0
0
1
1
0
0
1
1
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
x
0
0
0
0
1
1
1
1
نحوه
تولیدکدگری()3
0
1
2
3
4
5
6
7
0
1
1
0
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990
مدارهای منطقی
فصل دوم -روش های جبری برای تحلیل و
طراحی مدارهای منطقی
تدریس مدارهای منطقی
برای اطالعات بیشتر تماس بگیرید
تاو
شماره تماس09125773990 :
09371410986
پست الکترونیک :
[email protected]
تدریس خصوصی مدارهای منطقی 09371410986 _ 09125773990