02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

download 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

of 107

Transcript of 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    1/107

    nvmntul profesional i tehnic n domeniul TIC

    Proiect cofinanat din Fondul Social European n cadrul POS DRU 2007-2013

    Beneficiar Centrul Naional de Dezvoltare a nvmntului Profesional i Tehnic

    str. Spiru Haret nr. 10-12, sector 1, Bucureti-010176, tel. 021-3111162, fax. 021-3125498, [email protected]

    Componente i circuite electronice n telecomunica ii

    Material de predare partea a II-a

    Domeniul: Tehnic

    Calificarea: Tehnician de telecomunicaii

    Nivel 3cc

    2009

    mailto:[email protected]:[email protected]
  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    2/107

    AUTOR:

    NINA OLTEAN profesor grad didactic I

    COORDONATOR:

    MIRELA LIE - profesor grad didactic I

    CONSULTAN:

    IOANA CRSTEA expert CNDIPT

    ZOICA VLDU expert CNDIPT

    ANGELA POPESCU expert CNDIPT

    DANA STROIE expert CNDIPT

    Acest material a fost elaborat n cadrul proiectului nvmntul profesional i tehnic ndomeniul TIC, proiect cofinanat din Fondul Social European n cadrul POS DRU 2007-2013

    2

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    3/107

    CuprinsI. Introducere .........................................................................................................................................5II. Documente necesare pentru activitatea de predare .........................................................................7

    III. Resurse ............................................................................................................................................8

    Tema 4. Funcii logice ......................................................................................................................8Fia suport 4.1. Forme de exprimare a funciilor logice ............................................................8

    Tema 4. Funcii logice ....................................................................................................................13Fia suport 4.2. Minimizarea funciilor logice ...........................................................................13

    Tema 5. Pori logice .......................................................................................................................16Fia suport 5.1. Tipuri de pori logice ........................................................................................16

    Tema 5. Pori logice .......................................................................................................................21

    Fia suport 5.2. Parametrii electrici (I) ......................................................................................21Tema 5. Pori logice .......................................................................................................................28

    Fia suport 5.3. Parametrii electrici (II) .....................................................................................28Tema 5. Pori logice .......................................................................................................................36

    Fia suport 5.4. Intrrile neutilizate ale porilor logice ..............................................................36Tema 5. Pori logice .......................................................................................................................39

    Fia suport 5.5. Sinteza funciilor logice cu pori logice ...........................................................39

    Tema 6. Circuite logice combinaionale ........................................................................................43Fia suport 6.1. Decodificatoare .................................................................................................43

    Tema 6. Circuite logice combinaionale ........................................................................................48

    Fia suport 6.2. Codificatoare ....................................................................................................48Tema 6. Circuite logice combinaionale .......................................................................................51

    Fia suport 6.3. Demultiplexoare ...............................................................................................51Tema 6. Circuite logice combinaionale ........................................................................................55

    Fia suport 6.4. Multiplexoare i comparatoare digitale ........................................................... 55

    Tema 7. Circuite logice secveniale ...............................................................................................60Fia suport 7.1. Prezentare general a circuitelor basculante bistabile ....................................60

    Tema 7. Circuite logice secveniale ...............................................................................................63Fia suport 7.2. Circuite basculante bistabile de tip R-S ...........................................................63

    Tema 7. Circuite logice secveniale ...............................................................................................67

    Fia suport 7.3. Circuite basculante bistabile de tip J-K ...........................................................67Tema 7. Circuite logice secveniale ...............................................................................................71

    Fia suport 7.4. Circuite basculante bistabile de tip Master-Slave ............................................71Tema 7. Circuite logice secveniale ...............................................................................................74

    Fia suport 7.5. Circuite basculante bistabile de tip T ...............................................................74

    Tema 7. Circuite logice secveniale ...............................................................................................77Fia suport 7.6. Circuite basculante bistabile de tip D ..............................................................77

    Tema 7. Circuite logice secveniale ...............................................................................................79Fia suport 7.7. Prezentare general a numrtoarelor electronice ..........................................79

    Probe scrise i pe suport electronic ................................................................................................81

    Tema 7. Circuite logice secveniale ...............................................................................................82Fia suport 7.8. Numrtoare electronice asincrone ..................................................................82

    Tema 7. Circuite logice secveniale ...............................................................................................87Fia suport 7.9. Numrtoare electronice sincrone ....................................................................87

    Tema 7. Circuite logice secveniale ...............................................................................................91

    Fia suport 7.10. Circuite de memorare .....................................................................................91

    Tema 7. Circuite logice secveniale ...............................................................................................96Fia suport 7.11. Registre ...........................................................................................................96

    IV. Fi rezumat ...........................................................................................................................102

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    4/107

    V. Index de prescurtri i abrevieri .................................................................................................. 104

    VI. Bibliografie .................................................................................................................................107

    4

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    5/107

    I. IntroducereMaterialele de predare reprezint o resurs suport pentru activitatea de predare,

    instrumente auxiliare care includ un mesaj sau o informaie didactic.

    Prezentul material de predare se adreseaz cadrelor didactice care predau n licee

    tehnologice, profilul Tehnic, calificarea Tehnician de telecomunicaii.

    Modulul Componente i circuite electronice n telecomunicaii, pentru care a fost

    elaborat materialul, are alocate 66 ore, dintre care:

    Laborator tehnologic: 16 ore.

    Coninuturile din modulul Componente i circuite electronice n telecomunicaii

    vizeaz atingerea competenelor tehnice specializate Identific componente

    electronice i Analizeaz montaje cu circuite integrate digitale agregate cu

    competenele din unitile de competene cheie Procesarea datelor numerice i

    Comunicare.

    Acest material vizeaz numai competenele tehnice specializate.

    Competene/Rezultate ale nvrii Teme

    Fie suport

    Identificcomponenete

    electronice

    Analizeaz montajecu circuite integrate

    digitale

    Tema 4: Funcii logice Fia 4.1Forme deexprimare a funciilor logiceFia 4.2 Minimizareafunciilor logice

    Tema 5: Pori logice Fia 5.1Pori logiceFia 5.2 Parametrii electrici(I)Fia 5.3 Parametrii electrici(II)Fia 5.4 Sinteza funciilorlogice cu pori logice

    Tema 6: Circuite logicecombinaionale

    Fia 6.1 Decodificatoare

    Fia 6.2 Codificatoare

    Fia 6.3 Demultiplexoare

    Fia 6.4 Multiplexoare i

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    6/107

    Competene/Rezultate ale nvrii Teme

    Fie suport

    comparatoare digitale

    Tema 7: Circuite logicesecveniale

    Fia 7.1 Prezentaregeneral acircuitelor

    basculante bistabileFia 7.2 Circuitebasculante bistabile R-SFia 7.3 Circuitebasculante bistabile J-KFia 7.4 Circuitebasculante bistabileMaster-SlaveFia 7.5 Circuite

    basculante bistabile tip TFia 7.6 Circuitebasculante bistabile tip DFia 7.7 Prezentaregeneral a numrtoarelorelectroniceFia 7.8 NumrtoareasincroneFia 7.9 NumrtoaresincroneFia 7.10 Circuite dememorieFia 7.11 Registre

    Temele abordate n prezentul material de predare Partea aII-a - nu acoper n

    ntregime coninuturile aferente modulului Componente i circuite electronice n

    telecomunicaii, conform Standardelor de Pregtire Profesional corespunztoare

    calificrii.

    Pentru atingerea rezultatelor nvrii corespunztoare modulului Componente i

    circuite electronice n telecomunicaii, este necesar a se parcurge i coninuturile

    abordate n Partea I a materialului de nvare

    6

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    7/107

    II. Documente necesare pentru activitatea de predarePentru predarea coninuturilor abordate n cuprinsul materialului de fa , cadrul

    didactic are obligaia de a studia urmtoarele documente:

    Standardul de Pregtire Profesional pentru calificarea Tehnician detelecomunicaii, nivelul 3 www.tvet.ro, seciunea SPP sau www.edu.ro ,

    seciunea nvmnt preuniversitar

    Curriculum pentru calificarea Tehnician de telecomunicaii, nivelul 3

    www.tvet.ro, seciunea Curriculum sau www.edu.ro , seciunea nvmnt

    preuniversitar

    Alte surse pot fi: literatur (inclusiv reviste) de specialitate, culegeri de probleme

    specializate, precum i site-uri internet de specialitate.

    7

    http://www.tvet.ro/http://www.edu.ro/http://www.tvet.ro/http://www.edu.ro/http://www.tvet.ro/http://www.edu.ro/http://www.tvet.ro/http://www.edu.ro/
  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    8/107

    III. Resurse

    Tema4. Funcii logice

    Fia suport 4.1. Forme de exprimare a funciilor logiceCompetene:

    Identific componente electronice

    Analizeaz montaje cu circuite integrate digitale

    O funcie logic este definit de una sau mai multe variabile care nu pot lua

    dect valorile 0 sau 1. Funcia logic poate conine un numr variabil de termeni.

    Numrul maxim de termeni N este egal cu 2n (unde n este numrul de variabile

    ale funciei).

    n aparatura digital valorile logice 0 i 1 ale variabilelor funciei sunt

    reprezentate prin dou potenialuri diferite.

    Expresiile booleene sau funciile logice pot fi reprezentate n diferite moduri. Vomexemplifica acest lucru pe o funcie oarecare f.

    a. Reprezentarea cu tabel de adevr

    Cea mai simpl reprezentare a unei funcii booleene este dat de tabelul de adevr.

    Reprezentarea tabelar cuprinde toate combinaiile posibile de variabile de intrare

    i nregistreaz, n dreptul fiecreia, valoarea corespunztoare la ieire pentru funcia f.Cu alte cuvinte, tabelul de adevr listeaz ieirile pentru toate combinaiile posibile de

    valori de intrare.

    Exemplu: Pentru o funcie foarecare cu trei variabile

    A, B, C tabelul de adevr poate fi:A B C f 0 0 0 00 0 1 00 1 0 1

    0 1 1 11 0 0 01 0 1 01 1 0 01 1 1 1Tabelul 1

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    9/107

    b. Reprezentarea sub form canonic: forma canonic normal disjunctiv

    Una dintre formele de reprezentare cel mai des ntlnite este o expresie constnd

    din variabile conectate printr-un operatorAND rezultnd termeni care vor fi conectai cu

    operatori OR.

    Reprezentarea aceasta poart numele de form canonic normal disjunctiv

    ( f.c.n.d.) sau sum de produse.

    Fiecare operaie AND poate fi privit ca o multiplicare boolean (produs), iar termenul

    obinut din variabile conectate de operatori AND este un termen-produs.

    Operatorul OR se poate asimila cu o nsumare boolean, iar expresia cu termeniprodus conectai de operatori OR este o expresie sum-de-produse sau forma

    canonic normal disjunctiv.

    De exemplu, urmtoarea expresie este o sum de produse complet pentru o funcie de

    trei variabile :

    ( ) ABCCABCBACBABCACBACBACBACBAf +++++++=,,

    Notnd CBA cu 0P , CBA cu 1P , etc., forma canonic normal disjunctiv se poaterescrie astfel:

    f(A, B, C)= P0 +P1+ P2 +P3 +P4 +P5+P6+P7

    c. Reprezentarea sub form canonic: forma canonic normal conjunctiv

    O alt modalitate de exprimare a funciilor logice este cea numit produs de sume sau

    forma canonic normal conjunctiv( f.c.n.c.).

    Ea se obine din operatori AND care conecteaz termeni legai prin operatori OR.

    Pentru o funcie logic de trei variabile, forma canonic normal conjunctiv complet se

    scrie astfel:

    ( )

    ( )( )( )( )( )( )( )( )CBACBACBACBACBACBACBACBACBAf

    ++++++++++++++++

    =,,

    9

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    10/107

    Notnd ( ) =++ CBA S0 , ( ) =++ CBA S1 etc, funcia se poate rescrie:

    f(A, B, C)= S0 S1S2S3S4S5S6S7

    d. Reprezentarea prin diagrame Veitch-Karnaugh

    Diagramele Veitch-Karnaugh sunt o reprezentare grafic a formelor canonice.

    Diagrama Veitch-Karnaugh const dintr-o suprafa bidimensional de ptrate sau

    csue, fiecare ptrat/csu corespunznd unui termen produs canonic.

    O caracteristic a diagramelorVeitch-karnaugh este aceea c orice csu difer

    de csua adiacent printr-o singur variabil.

    Dou diagrame Veitch-Karnaugh cu trei i patru variabile sunt prezentate mai jos. Sunt

    opt, respectiv aisprezece combinaii a cte trei /patru variabile i fiecreia dintre aceste

    combinaii i este alocat cte o csu n diagram.

    e.Reprezentarea sub form elementar

    Spre deosebire de formele canonice prezentate mai sus, termenii formelor

    elementare nu conin toate variabilele de intrare.

    Se poate ajunge de la o form de reprezentare canonic la una elementar prin

    operaia numit minimizare.

    Formele elementare de exprimare a unei funcii ofer avantaje fa de formelecanonice la realizarea practic (implementare) a funciei deoarece numrul de circuite i

    componente electronice implicat este mai mic.

    C 0

    C 1

    A B AB AB AB

    0 0 01 11 10 P0 P2 P6 P4P

    1P

    3P

    7P

    5CD 11

    CD 10

    CD 00

    CD 01

    A B AB AB AB0 0 01 11 10 P

    0P

    4P

    12P

    8

    P

    1P

    5P

    13P

    9 P3

    P7

    P15

    P11

    P

    2P

    6P

    14P

    10

    Figura 1Diagrama V-K

    pentru 3 variabile de intrare

    Figura 2Diagrama V-K

    pentru 4 variabile de intrare

    10

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    11/107

    Exemplu de scriere a unei funcii sub form elementar:

    ( ) CBBACBAf +=,,

    11

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    12/107

    Sugestii metodologice

    UNDE PREDM?

    Coninutul poate fi predat ntr-o sal de clas obinuit sau ntr-o sal dotat cu

    echipament electronic.

    CUM PREDM?

    Clasa poate fi organizat frontal sau pe grupe de 3-4 elevi.

    Pentru predarea pe grupe, se recomand activiti de internvare, fiecare grup

    avnd sarcina de a prezenta clasei cte una dintre formele de reprezentare a funciilor

    logice.

    Se recomand utilizarea unui soft educaional pentru activitile de fixare a noilorcunotine, cum ar fi:

    o Activiti de asociere ntre denumirea reprezentrii funciei i reprezentarea dat

    o Activiti de tip rebus cu noiunile nvate

    Ca material suport se poate folosi o prezentare Powerpoint.

    Ca materiale de evaluare se recomand:

    o Probe orale i scrise

    o Interevaluarea

    o Autoevaluarea

    12

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    13/107

    Tema 4. Funcii logice

    Fia suport 4.2. Minimizarea funciilor logiceCompetene:

    Identific componente electronice

    Analizeaz montaje cu circuite integrate digitale

    Prin minimizare se nelege trecerea de la o form canonic la o form

    elementar de exprimare a funciei, prin eliminarea unor variabile de intrare din termenii

    funciei.

    Scopul minimizrii const n obinerea unei expresii a crei implementare va

    costa mai puin sau care va opera mai rapid dect prin implementarea expresiei iniiale.

    Una dintre cele mai rspndite metode de minimizare este aceea utiliznd diagramele

    Veitch-Karnaugh.

    Minimizarea prin diagramele Veitch-Karnaugh reprezint o metod vizual

    simpl de identificare a termenilor care pot fi combinai.

    Tehnica minimizrii cu ajutorul diagramelor Veitch-Karnaugh:

    I. Se ncepe, de obicei, de la funcia exprimat ca sum de produse.

    II. Se marcheaz cu 1 csuele din diagrama Veitch-Karnaugh care corespund

    termenilor din expresie; csuele rmase pot fi marcate fie cu zerouri pentru a

    indica faptul c funcia va fi 0 n aceste situaii, fie vor rmne goale.

    III. Se grupeaz cele mai largi suprafee valide de 1 formate din csue adiacente pe

    orizontal sau vertical (suprafeele pot conine un numr de ptrate egal cu

    puteri ale lui 2).

    IV. Csuele de-a lungul unei laturi sunt considerate adiacente inclusiv cu cele de pe

    latura opus (sus i jos sau stnga i dreapta), ntruct ele corespund termenilor

    care au doar o variabil diferit.

    V. Aceste suprafee maximale corespund termenilor elementari, iar reprezentarea

    grafic este ilustrarea teoremei:

    13

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    14/107

    ABABA =+

    VI. Forma elementar se obine ca o sum de produse, unind prin operatori I

    (AND) termenii elementari rezultai n urma etapei V.

    Exemplu: S se minimizeze funcia

    f = P0+P2+P5+P7+P8+P9 +P10 +P11 +P12 +P14

    folosind diagrama V-K .

    REZOLVARE:

    AB

    CD

    00 01 11 10

    00 1 1 1

    01 1 1

    11 1 1

    10 1 1 1

    Figura 3

    BADABDADBAf +++=

    Pentru construirea diagramei Karnaugh se poate porni i de la f.c.n.c., caz

    n care suprafeele maximale vor fi date de csuele adiacente coninnd 0

    logic.

    Se prefer, totui, lucrul cu f.c.n.d., care are avantajul, pe lng

    comoditatea oferit de lucrul cu expresii algebrice care conin sume deproduse, i pe acela al implementrii cu pori tip NAND, mai rspndite i

    mai avantajoase tehnologic.

    14

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    15/107

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    16/107

    Tema 5. Pori logice

    Fia suport 5.1. Tipuri de pori logiceCompetene:

    Identific componente electronice

    Analizeaz montaje cu circuite integrate digitale

    O poart logic este un circuit electronic cu una sau mai multe intrri i o singur

    ieire.

    Poarta logic accept pe fiecare intrare una din dou tensiuni i genereaz la ieireuna din dou tensiuni.

    n acest sens, ne referim uneori la tensiunile porilor logice ca la un nivel logic

    de tensiune nalt (SUS sau HIGH) i, respectiv, un nivel logic de tensiune

    joas (JOS sau LOW).

    Algebra boolean folosete trei operatori fundamentali cu care pot fi definite toate

    funciile logice ce pot fi ndeplinite de porile logice, i anume:

    NU ( Englez: NOT ) (negare, inversare)

    I ( Englez: AND)

    SAU ( Englez: OR)

    Toate funciile care se obin cu ajutorul acestor operatori sunt implementate de circuite

    numite pori logice.

    1. Poarta NU (NOT)

    Porile logice opereaz, dup cum s-a artat mai sus, cu semnale de intrare numitevariabile logice, adic variabile care pot fi sau adevrate, sau false (1 sau 0).

    De multe ori, se dorete ca, n timpul funcionrii dispozitivelor electronice, o

    variabil s fie modificat, de exemplu din 1 n 0 sau din 0 n 1. Aceasta este chiar

    operaia fundamental NU, realizat de poarta NU (NOT).

    Tabelul de adevr, simbolul de circuit i expresia boolean corespunztoare unei pori

    NU (NOT) sunt:

    A f

    0 1

    1 0

    16

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    17/107

    Cnd intrarea este SUSieirea este JOS i invers.

    2. Poarta I (AND)

    n proiectarea unui sistem digital se dorete, uneori, stabilirea momentului n care dou

    semnale logice preiau simultan valoarea logic 1.

    n aplicaii cu semnale de control, exist multe situaii n care trebuie dat o

    comand dac mai multe condiii sau evenimente coexist. Este exact ceea ce fac

    operatorul i poartaI (AND).

    Tabelul de adevr, simbolul de circuit i expresia boolean corespunztoare unei pori

    I sunt prezentate mai jos:

    CBAf =

    Cnd toate intrrile sunt SUS ieirea este SUS.

    3. Poarta SAU (OR)

    Aceast poart semnaleaz prezena, n mod obinuit, a cel puin unui eveniment,

    lucru indicat prin asocierea variabilei 1. Operaia SAU i poartaSAU corespunztoare

    modeleaz astfel de situaii.

    Tabelul de adevr, simbolul de circuit i expresia boolean corespunztoare unei poriSAU cu trei intrri vor fi:

    A B C f

    0 0 0 00 0 1 00 1 1 00 1 0 01 0 0 01 0 1 01 1 0 01 1 1 1

    A Af=

    ABC

    Tabelul 3

    Tabelul 2Figura 4

    Figura 5

    17

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    18/107

    A B C f 0 0 0 00 0 1 10 1 1 10 1 0 11 0 0 1

    1 0 1 11 1 0 11 1 1 1

    Pentruorice intrareSUSieirea va fiSUS.

    4. Poarta I-NU (NAND)

    Pentru a implementa funciile I, SAU i NU, ca dealtfel orice expresie boolean,

    se pot folosi pori universale. Una dintre acestea este poartaI-NU (NAND).

    Tabelul de adevr, simbolul de circuit i expresia boolean pentru o poart I-NU

    (NAND) cu trei intrri sunt:

    Orice intrareJOSva produce ieireaSUS.

    5.Poarta SAU-NU (NOR)

    A B C f 0 0 0 10 0 1 10 1 0 11 0 0 10 1 1 11 0 1 11 1 0 11 1 1 0

    AB

    C

    CBAf ++=

    ABC

    CBAf =

    Tabelul 5

    Tabelul 4Figura 6

    Figura 7

    18

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    19/107

    O alt poart universal este poarta SAU-NU (NOR). Pentru o poart SAU-NU

    (NOR) cu trei intrri, tabelul de adevr, expresia boolean i simbolul de circuit sunt:

    OriceintrareSUSproduceieireaJOS.

    Orice poart care realizeaz operaia NOR n logic pozitiv, realizeaz operaia

    NAND n logic negativ i invers.

    6. Poarta SAU EXCLUSIV (XOR)

    Ieirea porii SAU EXCLUSIV (EXCLUSIVE OR) este n starea1 atunci i numai

    atunci cnd o singur intrare este n starea 1.

    Pentru o poart SAU EXCLUSIV cu dou intrri simbolul, funcia boolean i tabelul de

    adevr sunt cele de mai jos:

    Aceast poart poate fi privit i ca o combinaie de pori I i SAU.

    A B C f 0 0 0 10 0 1 00 1 0 01 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 01 1 1 0

    A B f

    0 0 0

    0 1 1

    1 0 1

    1 1 0

    A

    BBAf =

    ABC

    CBAf ++=

    Tabelul 7

    Tabelul 6

    Figura 8

    Figura 9

    19

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    20/107

    Sugestii metodologice

    UNDE PREDM? Coninutul poate fi predat ntr-o sal de clas obinuit sau ntr-un

    laborator tehnologic.

    CUM PREDM?

    Clasa poate fi organizat pe grupe de 3-4 elevi.

    Pentru predarea pe grupe n laboratorul tehnologic, se recomand

    utilizarea de module de lucru de electronic digital la care s se

    fac verificarea tabelelor de adevr corespunztoare porilor logice

    simple i universale.

    Se recomand utilizarea unui soft educaional pentru activitile defixare a noilor cunotine, cum ar fi activiti de tip rebus

    Ca material suport se poate folosi o prezentare Powerpoint.

    Ca materiale de evaluare se pot folosi:

    o Probe scrise i practice

    o Interevaluarea

    o Autoevaluarea

    20

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    21/107

    Tema 5. Pori logice

    Fia suport 5.2. Parametrii electrici (I)Competene:

    Identific componente electronice

    Analizeaz montaje cu circuite integrate digitale

    Circuitele logice sunt realizate din tranzistoare, diode i rezistoare sub form de

    circuite integrate. Practic, se utilizeaz tehnologia circuitelor semiconductoare integrate

    care presupune nglobarea, ntr-o singur capsul, a mai multor pori.

    Se utilizeaz termenul de integrare pe scar mic SSI (Englez: Small Scale

    Integration) atunci cnd numrul de pori pe capsul este mic (de obicei sub12).

    Pentru un numr de pori pe capsul pn la 100 se utilizeaz termenul de integrare pe

    scar medie MSI (Englez: Medium Scale Integration ), pentru circuite logice cu 100

    pn la 1000 de pori pe capsul se folosete denumirea de Integrare pe scar larg

    LSI (Englez: LargeScale Integration), iar pentru un numr de mii de pori pe capsul,

    se folosete termenul de Integrare pe scar foarte larg VLSI (Englez: Very LargeScale Integration).

    Porile tip TTL

    Prima familie de pori integrate, nc utilizat, care a reprezentat un succes tehnologic a

    fost familia numit TTL (Englez: Transistor Transistor Logic, Romn: Logic tip

    tranzistor-tranzistor).

    Numrul de pori pe capsul specific acestei tehologii este mic, de obicei ntre 2 i 100.

    Familia TTL este una dintre cele mai populare familii; logica TTL asigur realizarea unor

    circuite destul de complexe pe un acelai cip (Engl: chip; bucat mic de

    semiconductor pe care se formeaz simultan componentele unui circuit integrat).

    Porile tip MOS

    21

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    22/107

    Porile tip metal oxid siliciu (Englez: metal oxide silicon) au nlocuit porile TTL n

    multe situaii practice i sunt utilizate n circuitele integrate pe scar foarte larg datorit

    consumului de putere mult mai mic.

    Un tranzistorMOS are trei terminale, terminalul surs (Englez: source), terminalul

    dren (Englez: drain), i terminalul poart (Englez: gate). Se pot utiliza att

    tranzistoare cu canal n ct i tranzistoare cu canal p.

    Cu ajutorul tranzistoarelor MOS, care nlocuiesc tranzistoarele bipolare, se poate

    obine o densitate mare de integrare.

    Timpii de comutare pot fi mbuntii prin utilizarea CMOS (COMPLEMENTARYMOS), tehnologie n care sunt utilizate ambele tipuri de tranzistoare MOS

    Integratele CMOS au nglobat i o reea de protecie contra descrcrilor

    electrostatice care pot aprea ntre dou terminale ale circuitului, pentru a se mpiedica

    strpungerea oxidului de poart al tranzistoarelor pentru descrcri electrostatice de

    pn la 1kV.

    Toate circuitele MOS vor fi introduse n ambalaje antistatice i conductive. Stocarea

    sau transportul vor fi fcute n ambalajele livrate de fabricant sau cu terminalele

    "cufundate" n materiale spongioase conductive.

    Este recomandat legarea la mas a tuturor echipamentelor de manipulare.

    Suprafeele de lucru utilizate trebuie s fie conductive. Cei care lucreaz cu circuite

    CMOS vor purta la ncheietura minii un fir conductiv nseriat cu o rezisten de 1 M,conectat la mas.

    n continuare vor fi stabilite cteva convenii care vor fi utilizate n studiul circuitelor

    integrate digitale.

    Notm cu I - input (intrare)

    O - output (ieire)

    22

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    23/107

    Lucrnd n logica pozitiv, n care atribuim zero logic celui mai sczut nivel de

    tensiune i unu logic celui mai ridicat nivel de tensiune, considerm:

    L - LOW LEVEL ("0")

    H - HIGH LEVEL ("1")

    VCC - tensiunea de alimentare (la circuitele TTL);

    GND - GROUND (punct de mas);

    VDD, VSS - tensiuni de alimentare la circuitele CMOS;

    NC - neconectat.

    Definim ca tranziie pozitiv a unui semnal trecerea (frontul) semnalului din nivel

    logic jos n nivel logic sus, iartranziie negativ, din nivel logic sus n nivel logic jos.

    Dac acionarea se face pe front, aceasta se marcheaz

    Acionarea pepalierse noteaz cu valoarea logic corespunztoare.

    Simbolul " " pe o intrare indic nivelul activ jos (intrarea acioneaz pe nivelul de

    "0" logic).

    Nivelurile de tensiune logice i curenii corespunztori

    Dispozitivele logice necesit, la intrare, un nivel minim de tensiune pentru a nregistra

    un 1 logic, i un nivel maxim de tensiune pentru a nregistra 0 logic.

    VIHnivelul de tensiune de intrare n starea "1" (SUS)

    .

    Figura 10

    23

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    24/107

    VIH este tensiunea necesar pentru a genera un 1 logic sau SUS laintrarea porii. Dac tensiunea este sub aceast valoare, ea nu va fi recunoscut

    drept 1 logic. Pentru seria 7400, toate tensiunile peste 2V vor fi tratate drepttensiuni de intrare de nivel SUS (1 logic).

    VOH - nivelul de tensiune de ieire n starea "1" (SUS)

    VOH este tensiunea prezent la ieirea unei pori, cnd ieirea este n 1 logic.Valoarea minim a acestei tensiuni trebuie s fie specificat.

    VIL - nivelul de tensiune de intrare n starea "0" (JOS)

    VIL este tensiunea necesar pentru a genera un 0 logic sau un nivel JOS laintrarea porii. Dac tensiunea este mai mare dect aceast valoare, ea nu va firecunoscut drept nivel JOS. Pentru un TTL, orice tensiune sub 0,8V va firecunoscut drept nivel JOS al tensiunii de intrare.

    VOL - nivelul de tensiune de ieire n starea "0" (JOS)

    VOL este tensiunea prezent la ieirea unei pori atunci cnd ieirea se afl n0 logic. Aceast tensiune are, de asemenea, valori maxime specificate.

    EXEMPLU:

    Pentru o poart NU, reprezentarea nivelurilor de tensiune la ieire i la intrare

    este urmtoarea:

    VOH VIHVOL VIL

    Figura 11

    24

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    25/107

    Pentru circuitele TTL, 1 logic este reprezentat de o tensiune nominal de 3,4V,

    dei ea poate lua valori ntre 2,4V i 5V. Asociem adesea lui 1 logic valoarea de

    +5V. Tensiunea de alimentare a circuitelorTTL este tot de +5V.

    Un 0 logic este reprezentat de 0,2V nominal, dar poate fi generat cu valori ntre

    0V i 0,4V. n general, asociem lui 0 logic valoarea de 0V.

    IOHreprezint curentul la ieirea porii asociat unui 1 logic la ieirea acesteia.

    IOLreprezint curentul la ieirea porii asociat unui 0 logic la ieirea acesteia.

    IIHreprezint curentul de intrare n poart asociat unui 1 logic la intrarea acesteia.

    IIL reprezint curentul de intrare n poart asociat unui 0 logic la intrarea acesteia.

    Valorile de tensiune i curent trebuie s asigure compatibilitatea ntre circuite

    (ieirea unei pori s fie recunoscut de intrarea urmtoarei pori care trebuie

    comandat ).

    Variaiile produse de toleranele componentelor realizate practic, ct i celedatorate distorsiunilor i zgomotului, fac ca situaia ideal a dou niveluri unice de

    tensiune, corespunztoare celor dou valori logice, s fie imposibil de obinut practic.

    Pentru a se putea distinge ntre cele dou stri, trebuie prevzut o regiune

    intermediar, interzis valorilor posibile ale tensiunii, iar informaia va fi reprezentat

    practic prin domenii sau benzi de tensiune.

    n figura de mai jos sunt definite, ca exemplu, caracteristicile nivelurilor logice ieire-

    intrare pentru circuite CMOS i TTL standard.

    25

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    26/107

    CARACTERISTICI DE CARACTERISTICI DEINTRARE IEIRE

    (V)

    "1" logic ieire "1" logic intrare

    REGIUNEINTERMEDIAR

    REGIUNEINTERMEDIAR

    "0" logic ieire "0" logic intrare

    a. Circuite CMOS

    5V VCC (V)

    b. Circuite TTL standardFigura 12. Caracteristicile nivelurilor logice ieire intrare

    5

    VDD

    4,9

    3,5

    1,5

    0,01

    0

    VOH

    VIH min

    VIL max

    VOL

    VSS

    V (V)

    0

    0,40,8

    22,4

    VOL maxVIL max

    VIH minVOH min

    26

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    27/107

    Sugestii metodologice

    UNDE PREDM? Coninutul poate fi predat ntr-un laborator tehnologic.

    CUM PREDM?

    Clasa poate fi organizat pe grupe de 3-4 elevi.

    Pentru predarea pe grupe n laboratorul tehnologic, se

    recomand utilizarea de cataloage i CI cu pori logice de tip TTL i CMOS.

    Se vor ncuraja activiti de nvare practice de utilizare a cataloagelor

    de produse pentru identificarea nota iilor utilizate de productori pentru

    diverse CI

    Profesorul va demonstra elevilor cum se utilizeaz cataloagele pentruextragerea parametrilor por ilor logice

    De asemenea, se vor realiza activiti de msurare a parametrilor

    electrici ai porilor de lucru.

    Ca material suport se poate folosi o prezentare Powerpoint.

    Ca materiale de evaluare se pot folosi:

    o Probe scrise i practice

    o Interevaluarea

    o Autoevaluarea

    27

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    28/107

    Tema 5. Pori logice

    Fia suport 5.3. Parametrii electrici (II)

    Competene:

    Identific componente electronice

    Analizeaz montaje cu circuite integrate digitale

    Imunitatea la zgomot

    Pot exista mici variaii ntre nivelul de tensiune nominal declarat la diversecircuite pentru 0 logic i 1 logic. Tensiuni cobornd pn la 2V vor fi recunoscute ca 1

    logic, iar tensiuni urcnd pn la 0,8V vor fi recunoscute ca 0 logic, permind prezena

    n sistem a unui zgomot electric strin.

    Zgomot este un termen utilizat pentru a descrie semnalele electrice nedorite ce

    iau natere pe cablurile unui sistem. Provine din operaia de comutare normal a

    porilor logice, care poate genera interferen n circuitele nvecinate i pe linii, att prin

    radiaie electromagnetic, ct i prin variaiile surselor de alimentare asociate.

    Marginea sau marja de zgomot este nivelul de tensiune prezent ca zgomot

    electric care poate fi tolerat n sistem. El se exprim prin tensiunea de zgomot permis

    care poate fi adunat sau sczut dintr-un semnal logic generat, astfel nct semnalul

    logic s fie nc recunoscut la intrare ca nivel logic.

    n TTL, marjele de zgomot, att la nivel logic 0 ct i la nivel logic 1, sunt de +0,4V.

    Aceste marje de zgomot sunt aplicabile zgomotului continuu de joas frecven

    (marje sau margini de zgomot de curent continuu).

    Comportarea circuitelor logice sub influena zgomotului discontinuu sau de foarte

    nalt frecven poate fi, ns, considerabil diferit de cea manifestat n cazul

    zgomotului de joas frecven.

    28

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    29/107

    Zgomotele ntlnite n sistemele logice pot fi :

    zgomote externe (induse n sistem de mediul nconjurtor);

    zgomote n linia de alimentare (cuplate prin distribuirea n sistemul logic a alimentrii

    n curent continuu i / sau curent alternativ);

    zgomote n linia de mas (induse n linia de mas din cauza buclelor de mas

    realizate necorespunztor);

    zgomote de diafonie (sunt induse n liniile de semnal de ctre liniile de semnal

    adiacente);

    zgomote de la liniile de transmisie neadaptate, care determin apariia reflexiilor(reflexii n liniile de transmisie).

    Zgomotul este foarte greu de analizat. El este, de cele mai multe ori, o combinaie

    aleatorie a mai multor tipuri dintre zgomotele menionate mai sus.

    Imunitatea la zgomot a unei familii de circuite integrate este n strns legtur cu

    frecvena maxim de lucru. Micorarea timpului de rspuns al logicii determin

    micorarea imunitii la zgomot.

    Puterea

    n cataloagele de produse intereseaz n mod deosebit parametrul numit putere

    disipat.

    Pd (puterea disipat) este definit ca fiind puterea absorbit de la sursa de alimentare

    de o poart, la un factor de umplere de 50% i o frecven suficient de joas.

    Cu ct crete complexitatea CI, disiparea de putere pe poart trebuie s scad

    (n direct legtur cu cantitatea de cldur ce poate fi disipat n jonciunea

    semiconductorului).

    29

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    30/107

    Puterea consumat de porile logice depinde de starea intrrilor i ieirilor, adic

    de valorile logice pe care acestea le preiau.

    De asemenea, puterea consumat variaz de la o familie de circuite integrate la

    alta. Circuitele integrate mai rapide vor consuma, de regul, mai mult putere

    dect cele lente, dat tehnologia modern a condus la performana realizrii de

    circuite integrate digitale care consum foarte puin, fiind, n acelai timp, extrem

    de rapide.

    Astfel, n cazul porilor TTL standard Pd este de 10mW/poart; la circuitele

    CMOS Pd este de 1mW/poart.

    Tensiunea de alimentare

    Circuitele CMOS se pot alimenta cu tensiuni VDD avnd valori ntre 3V i 15V, sau

    ntre 3V i 18V, depinznd de tipul acestora.

    Comparativ, circuitele TTL standard accept numai tensiuni de alimentare situate

    ntre minim 4,75V i maxim 5,25V. (Valorile de tensiune se msoar fa de mas, dac

    nu este altfel specificat.)

    Att n cazul valorilor limit absolute ct i n cazul condiiilor de funcionare

    recomandate, toate valorile de tensiune pentru circuitele CMOS sunt msurate n

    raport cu potenialul terminalului VSS.

    Viteza

    Viteza dispozitivelor logice este dat dentrzierea de propagare, sau timpul de

    propagare prin poart.

    ntrzierea de propagare este definit ca timpul necesar ca un digit binar s fie

    propagat de la intrare la ieire.

    30

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    31/107

    Figura 13 ntrzierea de propagareFan-out/Fan-in

    Dispozitivele logice necesit curent electric la intrare pentru funcionare, acesta

    depinznd de nivelul logic necesar i de tipul dispozitivului.

    La ieirea porii, ele furnizeaz curent electric, care este, de asemenea, dependent de

    nivelul logic al ieirii i de tipul dispozitivului.

    De multe ori, ieirea unei pori logice este intrare pentru o alt poart logic din aceeai

    familie. Dac ieirea unei pori poate furniza, n cele mai defavorabile condiii, suficient

    curent pentru a comanda maximum zece intrri, se spune c are un fan-out egal cu 10.

    FAN - IN se definete ca numrul maxim de ieiri ce pot fi conectate n paralel la o

    intrare.FAN - OUT se definete ca numrul maxim de intrri ce pot fi conectate la o

    ieire.

    EXEMPLU: Pentru pori TTL standard FAN - OUT = 10

    II I0STAREA L 1,6 mA 16 mASTAREA H 40 A 400 A

    FAN - OUT = I0 / II

    Avantajele utilizrii CI tip CMOS fa de circuitele integrate TTL sunt:

    Problemele termice practic nu exist (dect dac circuitele CMOS lucreaz la

    frecvene apropiate de frecvena lor maxim i la tensiuni de alimentare mai mari

    de 10V );

    decuplarea sursei de alimentare a circuitelor CMOS presupune utilizarea unui

    singur condensator pe plac ( n cazul circuitelor TTL fiind necesar decuplarea

    la alimentarea fiecrui circuit);

    td

    td

    Tabelul 8

    31

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    32/107

    pentru circuitele CMOS, deoarece curenii de alimentare sunt foarte mici, nu sunt

    necesare precauii speciale (ca n cazul circuitelor TTL ), legate de lungimea i

    grosimea traseelor;

    tensiunea de alimentare nu mai are valori att de restrictive, ca n cazul

    circuitelor TTL.

    marginea de zgomot este de 1,5V, fa de 0,4V la circuitele TTL;

    consumul de putere este redus;

    viteza de lucru este mare.

    la nivel de sistem, schemele realizate cu circuitele CMOS sunt mai ieftine.

    n scopul formrii unei imagini de ansamblu asupra performanelor diferitelor familii de

    circuite logice, prezentm tabelele orientative de mai jos:

    Tabelul 9 Performan e ale seriilor 4000 i 74xx00

    Seria /Tehnologia Seria 4000/CMOS

    Seria74HC/

    CMOSde marevitez

    Seria 74HCT/

    CMOS de marevitez compatibilcu TTL

    Seria 74LS/

    TTL Schottky demic putere

    Alimentarea 3 - 15V 2 - 6V 5V 0.5V 5V 0.25V

    Intrri

    Impedan de valori mari. Intrrile neutilizate se vorconecta la +Vss sau 0V.nmod normal intrrile nu pot ficomandate satisfctor de

    ie iri 74LS.

    Impedan e foarte mari. Intrrileneutilizate se vorconecta la +Vss or0V. Sunt compatibile

    cu ie iri 74LS (TTL).

    Intrrile neconectatepreiau valoarea 1(HIGH). Pentru a lemen ine n 0 logic ele trebuie s furnizeze

    1mA la ie ire.

    Fan-out

    O ie ire poate comanda pn la50 intrri CMOS,74HC sau 74HCT,ns doar o intrare74LS.

    O ie ire poate comanda pn la 50 intrri CMOS, 74HC sau74HCT, ns doar 10 intrri74LS.

    O ie ire poate comanda pn la 10intrri 74LS sau 50intrri 74HCT.

    Frecven maxim 1MHz 25MHz 25MHz 35MHz

    Consum de

    puterealintegratului

    W W W mW

    32

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    33/107

    Tabelul 10 Caracteristicile CI din seria 74xx

    Tabelul 11 Caracteristicile CI din seria 4000

    CI din seria 74XX Numr de por i ale CI

    Tipul por ii de baz Numrul de intrripe poart

    7430 1 NAND 8

    7420 2 NAND 4

    7421 2 AND 4

    7410 3 NAND 3

    7411 3 AND 3

    7412 3 NAND cu ie iri open collector

    3

    7427 3 NOR 3

    7400 4 NAND 2

    7402 4 NOR 2

    7403 4 NAND cu ie iri open collector

    2

    7408 4 AND 2

    7409 4 AND cu ie iri open

    collector

    2

    7432 4 OR 2

    7486 4 XOR 2

    74132 4 NAND cu intrri

    Trigger Schmitt

    2

    CI din seria 4000 Numr de por i ale

    CI

    Tipul por ii de baz Numrul de intrri

    pe poart

    4068 1 NAND/AND 8

    4002 2 NOR 44012 2 NAND 4

    4078 2 OR 4

    4082 2 AND 4

    4023 3 NAND 3

    4025 3 NOR 3

    4073 3 AND 3

    4075 3 OR 3

    4001 4 NOR 2

    4011 4 NAND 2

    4030 4 XOR nvechit 24070 4 XOR 2

    4071 4 OR 2

    4077 4 EXCLUSIVE-NOR 2

    4081 4 AND 2

    4093 4 NAND cu intrri

    Trigger Schmitt

    2

    33

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    34/107

    34

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    35/107

    35

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    36/107

    Tema 5. Pori logice

    Fia suport 5.4. Intrrile neutilizate ale porilor logice

    Competene:

    Identific componente electronice

    Analizeaz montaje cu circuite integrate digitale

    Nu totdeauna intrrile de care dispune o poart logic vor fi utilizate. Se pune

    problema corectei tratri a acestora pentru a nu se induce stri false n circuit.

    La circuitele TTL, intrrile neutilizate flotante (lsate n aer) se comport ca i cum

    ar fi conectate la bara de HIGH, ele preiau, deci, automat, valoarea 1 logic.

    Nu se recomand lsarea intrrilor neutilizate n gol deoarece ele reduc, astfel,

    imunitatea la zgomot a circuitului.

    n cazul porilor TTL, n vederea realizrii unor timpi de propagare mai buni i ai

    unei imuniti la zgomot mai bune, intrrile neutilizate se menin n 1 logic / 0 logic

    prin conectarea lor ntr-una din urmtoarele variante:

    a) La o surs independent de 2,4 3,5 V

    E

    2,4 3,5 V

    Figura 14

    b) La una dintre intrrile utilizate ale por ii

    36

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    37/107

    Figura 15

    c) La VCC (sursa de alimentare) printr-o rezisten de 1k

    VCC

    1k 1k

    Figura 16

    d) La ieirea unei pori care furnizeaz permanent 1 logic sau 0 logic

    Figura 17

    e) Direct la mas

    n cazul porilor CMOS, pentru a nu se genera stri false la ieire, intrrile

    neutilizate se vor conecta obligatoriu

    a) fie la VDD

    b) fie la VSS

    n cazul lsrii lor n aer, circuitul poate prelua un curent foarte mare care l poate

    distruge.

    Privind comparativ cu circuitele TTL, la circuitele CMOS cade regula considerrii unei

    intrri n gol ca fiind n starea 1 logic.

    Toate legturile de alimentare pentru un circuit CMOS se vor face obligatoriu

    nainte de conectarea sursei.

    37

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    38/107

    Orice modificare adus circuitului cu integrate CMOS se va face dup

    decuplarea alimentrii.

    Sugestii metodologice

    UNDE PREDM? Coninutul poate fi predat ntr-un laborator tehnologic.

    CUM PREDM?

    Clasa poate fi organizat pe grupe de 3-4 elevi.

    Pentru predarea pe grupe n laboratorul tehnologic, se recomand studiul de

    caz, prin care elevii vor analiza influen a intrrilor neutilizate pentru diverse

    tipuri de CI i n scheme diferite de conectare.

    Se va folosi i predarea prin descoperire dirijat, profesorul alimentnd,

    demonstrativ, circuite TTL i CMOS

    Ca material suport se pot folosi o prezentare Powerpoint, folii sau fi e de lucru.

    Ca materiale de evaluare se pot folosi:

    o Probe scrise i practice

    o Interevaluarea

    o Autoevaluarea

    38

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    39/107

    Tema 5. Pori logice

    Fia suport 5.5. Sinteza funciilor logice cu pori logiceCompetene:

    Identific componente electronice

    Analizeaz montaje cu circuite integrate digitale

    Sinteza funciilor logice folosind pori logice presupune implementarea n

    practic a funciilor logice cu diverse pori logice. Prin urmare, se va ajunge la o

    proiectare i o desenare a schemei cu simbolurile logice asociate circuitelor i la

    calcularea numrului de circuite integrate necesare.

    O implementare eficient impune un numr redus de pori logice o schem

    minim - necesitnd un pre de cost ct mai redus i prezentnd un grad de fiabilitate

    ct mai ridicat.

    Sinteza cu pori logice este o implementare cu circuite integrate pe scar redus

    (SSI), deoarece circuitele utilizate sunt dintre cele mai simple: pori NU, I, SAU, I-NU,SAU-NU, SAU-EXCLUSIV (XOR).

    Etapele sintezei sau implementrii cu pori logice sunt urmtoarele:

    1. Minimizarea funciei logice.

    Pentru implementarea unei singure funcii logice, se impune, mai nti, minimizarea

    acesteia, pentru obinerea unei forme elementare.2. Minimizarea implementrii

    A doua etap n procesul de sintez o constituie compararea schemelor obinute prin

    implementarea funciei elementare cu diverse pori i alegerea tipului de poart care

    conduce la schema cea mai redus ca dimensiuni.

    Pentru minimizarea implementrii unei funcii logice este necesar ca:

    S se utilizeze circuite integrate ct mai uniforme ca tip, pentru a prentmpinaeventuale disfuncionaliti ale schemei

    39

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    40/107

    S se aleag tipul de circuit integrat cel mai potrivit pentru implementare

    Datorit versatilitii porilorI-NU (NAND), orice schem cu pori logice se poate

    transforma ntr-o schem echivalent cu pori I-NU.

    De exemplu, o poart I-NU poate fi utilizat ca poart inversoare dac se realizeaz

    una din urmtoarele configuraii:

    EXEMPLU:

    3. S se minimizeze funcia urmtoare utiliznd diagramele V-K:

    DABCDCABDBAf ++=

    REZOLVARE:

    Funcia trebuie adus la forma canonic; se vor completa variabilele lips din expresiile

    termenilor canonici folosind relaia (X +X) = 1 (principiul terului exclus).

    ( )

    141264 PPPP

    DABCDCABDCBADBCADABCDCABCCDBADABCDCABDBAf

    +++

    =+++=+++=++=

    Diagrama Veitch-Karnaugh corespunztoare f.c.n.d. este urmtoarea:

    00 01 11 10

    00 1 101

    11

    10 1 1

    DBf=

    Figura 18

    Figura 19

    40

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    41/107

    Tabelul de adevr asociat acestei funcii va fi tabelul urmtor:

    A B C D f 0 0 0 0 0 01 0 0 0 1 02 0 0 1 0 0

    3 0 0 1 1 04 0 1 0 0 15 0 1 0 1 06 0 1 1 0 17 0 1 1 1 08 1 0 0 0 09 1 0 0 1 0

    10 1 0 1 0 011 1 0 1 1 012 1 1 0 0 1

    13 1 1 0 1 014 1 1 1 0 115 1 1 1 1 0

    Suprafaa maxim ce acoper 1-rile corespunde lui DB i are dimensiunea 22 ptrate

    (deoarece laturile diagramei sunt adiacente).

    Funcia minim se poate implementa cel mai bine cu un CI tip TTL 7400, n care se vorutiliza 3 dintre cele patru pori NAND aflate n integrat (att operatorul NU ct i

    operatorul I pot fi realizai utiliznd operatorul i poarta corespunztoare NAND).

    Tabelul 12

    41

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    42/107

    Sugestii metodologice

    UNDE PREDM?

    Coninutul poate fi predat n laboratorul tehnologic sau ntr-o sal dotat cu

    videoproiector sau flipchart.

    CUM PREDM?

    Se recomand lucrul pe grupe mici de 3-4 elevi, exersndu-se minimizarea

    diferitelor funcii;

    Prin activiti de brainstorming, se vor genera argumentele pro i contra

    diverselor scheme logice cu care se realizeaz sinteza; se va alege, n final,

    schema cea mai avantajoas.

    Pornind de la aceast abordare interactiv a noului coninut, profesorul poate

    rezuma informaia, prezentnd la tabl sau pe flip-chart organizatoare grafice

    ale noii lecii.

    Ca material suport se poate folosi o prezentare PowerPoint

    Ca materiale de evaluare se pot folosi:

    o Probe scrise

    42

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    43/107

    Tema 6. Circuite logice combinaionale

    Fia suport 6.1. Decodificatoare

    Competene:

    Identific componente electronice

    Analizeaz montaje cu circuite integrate digitale

    n logica combinaional, ieirea unui circuit este determinat doar de starea

    intrrilor din acel moment.

    Exist anumite funcii logice care sunt solicitate, n practic, destul de frecvent, de

    aceea ele au fost implementate prin fabricarea unei singure capsule MSI. Din categoria

    acestor dispozitive fac parte decodificatorul, demultiplexorul, codificatorul i

    multiplexorul.

    Decodificatorul

    Decodificatorul realizeaz funcia de recunoatere a diverselor combinaii devariabile de la intrare prin activarea cte uneia singure dintre ieirile sale.

    Cu alte cuvinte, activarea fiecreia dintre liniile de ieire implic apariia unei

    anumite configuraii sau unui anumit cod pe intrare.

    Exist o relaie foarte bine stabilit ntre numrul de linii de intrare i numrul de linii

    de ieire. De exemplu, pentru trei linii de intrare, se pot realiza opt combinaii diferite ale

    strilor acestora (0 sau 1), astfel nct pentru fiecare astfel de combinaie trebuie s

    existe cte o linie de ieire care se va activa cnd respectiva combinaie va aprea.

    Dac notm cu m numrul intrrilor, rezult c numrul ieirilorn va fi n = 2m.

    La decodificatoare, ieirile sunt, de regul, active n 0, ceea ce nseamn c ele

    stau normal n 1 logic i devin 0 pentru a indica activarea.

    Decodificatoarele furnizeaz la ieire toi termenii canonici de tip produs.

    43

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    44/107

    Decodificatoarele au, n afara intrrilor m, o intrare special numit intrare de

    validare (E). Rolul acesteia este de a activa dispozitivul i de a permite ieirilor

    s i schimbe starea.

    Dac intrarea de validare este activ n 0, ea trebuie setat n 0 pentru a activa

    dispozitivul.

    Exemple

    1. Decodificator din 3 n 8

    Tabelul de adevr corespunztor funcionrii decodificatorului TTL 74LS138 este

    prezentat mai jos:

    E C B A 0Y 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y1 x x x 1 1 1 1 1 1 1 1

    0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

    0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1

    0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1

    0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1

    0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1

    0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1

    0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1

    0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0

    Schema bloc a unui decodificator din 3 n 8 este:

    2. Decodificator binar zecimal

    F0

    F1

    F2

    F3

    F4

    F5

    F6

    F7

    Figura 20

    Tabelul 13

    44

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    45/107

    Pentru un astfel de decodificator sunt necesare 4 intrri. Tabelul de adevr i schema

    logic arat astfel:

    INTRRI IEIRINr.

    Zec.

    23

    A

    22

    B

    21

    C

    20

    D 0 1 2 3 4 5 6 7 8 90 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 02 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 03 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 04 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 05 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 06 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

    7 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 08 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 09 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

    .Vor fi folosite doar 10 dintre cele 16 combinaii posibile, adic cele

    corespunztoare exprimrii n binar a valorilor de la 0 la 9. Combinaiile

    corespunztoare exprimrii n binar a valorilor de la 10 la 15 reprezint stri

    interzise.

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    A

    B

    C

    D

    A

    B

    C

    D

    Figura 21

    Tabelul 14

    45

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    46/107

    n mod normal la ieiri se folosesc pori I-NU (NAND), astfel nct ieirile vor fi

    inversate (fa de tabelul de adevr prezentat mai sus).

    3. Convertor binar-zecimal cu 7 segmente

    Exist situaii n care este util afiarea, din segmente, a cifrelor zecimale reprezentatede codurile de pe intrarea codificatorului. Se face, astfel, trecerea de la cuvintele binare

    ale intrrii (A, B, C, D) la cuvintele de ieire care s comande segmentele a,b,c,d,e,f,g,

    obinnd toate cifrele ntre 0 i 9.

    Nr.

    zec. A B C D a b c d e f g0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 01 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 02 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 13 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 14 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 15 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 16 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 17 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 08 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 19 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1

    Cele apte segmente ne sunt suficiente pentru a construi imaginea oricrei cifre

    zecimale. Considernd a,b, c, d, e, f, g funcii logice, ne intereseaz cum putem

    implementa circuitele de comand corespunztoare fiecrui segment din cifra care

    trebuie afiat.

    n urma minimizrilor cu ajutorul diagramelor Veitch Karnaugh se obin funciile:

    DBDBDCAa +++= DCDCBb ++=

    DCBc ++=

    DBDCBCBDCd +++=

    DBDCe +=

    DCDBCBAf +++=

    CBDBCBAg +++=

    a

    f b

    g

    e c

    d

    Tabelul 15

    Figura 22

    46

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    47/107

    Sugestii metodologice

    UNDE PREDM?

    Coninutul poate fi predat ntr-o sal de clas dotat cu tabl i flip-chart sau

    ntr-o sal modern cu echipament electronic.

    CUM PREDM?

    Se recomand utilizarea de soft educaional adecvat cu ajutorul cruia elevii

    s poat exersa selecia i combinarea elementelor de circuit logic pentru

    realizarea schemei logice a diferitelor tipuri de decodificatoare.

    n lipsa dotrii corespunztoare, se poate exersa nvarea interactiv utiliznd

    cartonae speciale marcate cu simbolurile necesare.

    n faza de fixare se pot folosi activiti de tip rebus

    Evaluarea se poate face sub form de interevaluare i autoevaluare

    Clasa poate fi organizat pe grupe de 3-4 elevi.

    Ca materiale suport se poate folosi o prezentare multimedia.

    Ca materiale de evaluare se pot folosi:

    o Probe practice, scrise i pe suport electronic

    47

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    48/107

    Tema 6. Circuite logice combinaionale

    Fia suport 6.2. Codificatoare

    Competene:

    Identific componente electronice

    Analizeaz montaje cu circuite integrate digitale

    Codificatorul reprezint un circuit logic combinaional care furnizeaz la ieire un

    cuvnt binar de n bii (cod), atunci cnd numai una dintre cele m intrri ale sale este

    activat.

    Codificatorul zecimal binar

    Pentru a putea codifica fiecare dintre intrrile prezentate n cod zecimal pe codificator,

    este necesar ca ieirile dispozitivului s fie n numr de 4.

    Se noteaz cu i0, i1,i9 intrrile n codificator i cu A, B, C, D ieirile.

    Scrierea sau codificarea fiecrui numr zecimal ca secven de patru bii este dat ntabelul de mai jos:

    I A B C D

    0(i0) 0 0 0 0

    1(i1) 0 0 0 1

    2(i2) 0 0 1 0

    3(i3) 0 0 1 1

    4(i4) 0 1 0 0

    5(i5) 0 1 0 1

    6(i6) 0 1 1 0

    7(i7) 0 1 1 1

    8(i8) 1 0 0 0

    9(i9) 1 0 0 1

    Este nevoie s implementm fiecare dintre ieirile A, B, C i D.

    Tabelul 16

    48

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    49/107

    Studiind tabelul de mai sus, observm c funciile logice A, B, C i D vor fi 1 logic

    pentru urmtoarele combinaii:

    A = i8+i9

    B = i4+i5+i6+i7

    C = i2+i3+i6+i7

    D = i1+i3+i5+i7+i9

    Rezult, astfel, schema logic a unui codificator zecimal-binar:

    i0

    i1

    i2

    i3

    i4

    i5

    i6

    i7

    i8

    i9

    D

    C

    B

    A

    Figura 23

    49

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    50/107

    Sugestii metodologice

    UNDE PREDM?

    Coninutul poate fi predat ntr-o sal de clas dotat cu tabl i flip-chart sau

    ntr-o sal modern cu echipament electronic.

    CUM PREDM?

    Se recomand utilizarea de soft educaional adecvat cu ajutorul cruia elevii

    s poat exersa selecia i combinarea elementelor de circuit pentru realizarea

    schemei logice a codificatorului zecimal binar.

    n lipsa dotrii corespunztoare, se poate exersa nvarea interactiv utiliznd

    cartonae speciale marcate cu simbolurile necesare.

    n faza de fixare se pot folosi activiti de tip rebus

    Evaluarea se poate face sub form de interevaluare i autoevaluare

    Clasa poate fi organizat pe grupe de 3-4 elevi.

    Ca materiale suport se poate folosi o prezentare multimedia.

    Ca materiale de evaluare se pot folosi:

    o Probe practice, scrise i pe suport electronic

    50

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    51/107

    Tema 6. Circuite logice combinaionale

    Fia suport 6.3. Demultiplexoare

    Competene:

    Identific componente electronice

    Analizeaz montaje cu circuite integrate digitale

    Demultiplexorul este un decodificator avnd o singur linie de intrare a datelor,

    (intrarea de validare a decodificatorului); codul de adres conduce informaia de pe

    intrarea de date E pe una dintre liniile corespunztoare de la ieire.

    x0, x1,.....xm intrri de adres;

    y0, y1,.....yn ieiri active n zero

    Cnd intrarea E este activ, circuitul funcioneaz ca un decodificator obinuit;

    cnd este inhibat, ieirile sunt dezactivate.

    Decodificatoarele i demultiplexoarele semnaleaz la ieire termenii canonici

    disjunctivi, prin urmare aceste circuite pot fi utilizate pentru implementarea

    direct a CLC, fr a apela la minimizare.

    Demultiplexorul se comport ca un comutator logic care permite cuplarea

    intrrii de date cu oricare din liniile de ieire, selectabil prin cele (m+1) linii de

    adres.

    n majoritatea cazurilor, decodificatoarele i demultiplexoarele se ntlnesc sub

    form integrat, avnd ieirile (i, eventual, intrarea E) active n 0 logic.

    Exist circuite DMUX cu mai multe intrri de validare, dintre care unele

    nenegate, ceea ce faciliteaz extinderea decodificrii i demultiplexrii.

    DMUX

    x0

    x1

    x.m

    E

    y0

    y1....................y

    n

    Figura 24

    51

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    52/107

    Exemplu

    Demultiplexor cu 3 linii de adres i 23 linii de ieire:

    Schema bloc:

    Schema logic:

    Y0

    y1

    y2

    y3

    y4

    y5

    y6

    y7

    X0

    X1

    X2

    X0

    X0

    X1

    X1

    X2

    X2

    E

    Figura 26

    Figura 25

    52

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    53/107

    Tabelul de adevr asociat acestei structuri este:

    E X2 X1 X0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7

    1 X X X 1 1 1 1 1 1 1 1

    0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1

    0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1

    0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1

    0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1

    0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1

    0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1

    0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1

    0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0

    Tabelul 17

    53

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    54/107

    Sugestii metodologice

    UNDE PREDM?

    Coninutul poate fi predat ntr-o sal de clas dotat cu tabl i flip-chart sau

    ntr-o sal modern cu echipament electronic.

    CUM PREDM?

    Se recomand utilizarea de soft educaional adecvat cu ajutorul cruia elevii

    s poat exersa selecia i combinarea elementelor de circuit pentru realizarea

    schemei logice a diverselor tipuri de demultiplexor.

    n lipsa dotrii corespunztoare, se poate exersa nvarea interactiv utiliznd

    cartonae speciale marcate cu simbolurile necesare.

    n faza de predare se poate folosi problematizarea, iar pentru fixare se pot

    folosi activiti de tip rebus

    Evaluarea se poate face sub form de interevaluare i autoevaluare

    Clasa poate fi organizat pe grupe de 3-4 elevi.

    Ca materiale suport se poate folosi o prezentare multimedia.

    Ca materiale de evaluare se pot folosi:

    o Probe practice, scrise i pe suport electronic

    54

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    55/107

    Tema 6. Circuite logice combinaionale

    Fia suport 6.4. Multiplexoare i comparatoare digitale

    Competene:

    Identific componente electronice

    Analizeaz montaje cu circuite integrate digitale

    Multiplexorul (MUX) este un circuit care permite selecia i transmiterea datelor

    de la fiecare dintre cele m intrri la o cale de ieire unic.

    Selecia cii de intrare se face printr-un cuvnt binar de n bii care este legat de

    numrul m al intrrilor prin relaia m = 2n.

    Pornind de la circuitul DMUX se poate cupla la fiecare ieire a acestuia intrarea unui

    circuit SAU, condiionat de cte o poart I.

    Se observc la ieireageneral se poateselecta,pe rnd,cteun termen de

    la ieirile DMUX, activnd, pe rnd, intrrile de condiie ai de la porile I.

    Cnd una din intrrile ai este 1, n funcia de ieire va apare termenul canonic

    corespunztor. Prin urmare pentru implementarea unei funcii f = ai Pi, la

    intrrile de condiii se vor introduce, n ordinea din tabelul de adevr, coeficienii

    ai ai termenilor canonici.

    x0

    x1

    xm-1

    MUX

    an-1

    an-2

    .....................................a0

    Ieire date

    Figura 27

    55

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    56/107

    Deoarece ieirile de la DMUX sunt, de obicei, negate (se utilizeaz pori NAND),

    nainte de a se introduce n porile AND premergtoare circuitului SAU, aceste

    ieiri se vor nega prin inversoare.

    MUX digital se poate utilizan tehnica telecomunicaiilorpentru transmitereaunui

    numr mare de semnale digitale pe o singur linie, sau pentru conversia datelor

    paralel serie.

    Exemplu

    MUX digital cu 8 intrri:

    Tabelul de adevr:

    Schema logic:

    E A B C X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7

    1 X X X 0 0 0 0 0 0 0 0

    0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

    0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0

    0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0

    0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0

    0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

    0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0

    0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0

    0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1

    DMUX

    x0

    x1....................................x

    m-1

    E

    a0

    an-1

    f

    Tabelul 18

    56

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    57/107

    Circuitul logic corespunztor este:

    Comparatorul digital este un CLC care permite determinarea valorii relative a

    dou numere binare X i Y.

    Mrimile de intrare sunt cei n bii ai fiecruia dintre cele dou numere, iar cele

    trei ieiri au rolul de a indica relaia care este adevrat:

    X = Y; X > Y; X< Y.

    n cazul a dou numere X i Y de doi bii (X1 X0) i (Y1 Y0), putem obine

    urmtoarele trei funcii:

    X1X0 = Y1Y0, ieirea B este adevrat

    X1X0> Y1Y0, ieirea A este adevrat

    X1X0< Y1Y0, ieirea C este adevrat.

    W

    A

    B

    C

    A

    B

    C

    E

    W

    Figura 28

    Figura 29

    57

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    58/107

    Vor fi 4 variabile de intrare (X1 X0 Y1Y0) i trei variabile de ieire A, B, C.

    Tabelul de adevr corespunztor unui astfel de comparator este:

    X1 X0 Y1 Y0 A B C0 0 0 0 0 1 0 X = Y0 0 0 1 0 0 1 X < Y0 0 1 0 0 0 1 X Y1 1 1 0 1 0 0 X >Y1 1 1 1 0 1 0 X = Y

    Funciile booleene pentru ieirile A, B, C pot fi deduse din tabelul de adevr i pot fi

    implementate cu pori logice sau cu DMUX (deoarece n expresiile funciilor apar

    termenii canonici).

    Tabelul 19

    58

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    59/107

    Sugestii metodologice

    UNDE PREDM?

    Coninutul poate fi predat ntr-o sal de clas dotat cu tabl i flip-chart sau

    ntr-o sal modern cu echipament electronic.

    CUM PREDM?

    Se recomand utilizarea de soft educaional adecvat cu ajutorul cruia elevii

    s poat exersa selecia i combinarea elementelor de circuit pentru realizarea

    schemei logice a diverselor tipuri de multiplexor.

    Se recomand a se folosi problematizarea n etapa predrii

    Evaluarea se poate face sub form de interevaluare i autoevaluare

    Clasa poate fi organizat pe grupe de 3-4 elevi.

    Ca materiale suport se poate folosi o prezentare multimedia.

    Ca materiale de evaluare se pot folosi:

    o Probe practice, scrise i pe suport electronic

    59

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    60/107

    Tema 7. Circuite logice secveniale

    Fia suport 7.1. Prezentare general a circuitelor basculante bistabile

    Competene:

    Identific componente electronice

    Analizeaz montaje cu circuite integrate digitale

    n logica secvenial, ieirea unui circuit depinde nu doar de starea intrrilor n

    acel moment, ci i de intrrile din momentul anterior. Logica secvenial opereaz cu

    memorie.

    La un Circuit Logic Secvenial, CLS, exist, deci, legturi de reacie de la ieire

    spre intrare astfel nct valorile funciei de ieire la un moment dat depind de valorile

    variabilelor de la intrare i de strile elementelor de memorie, interne, ale circuitului,

    adic de starea anterioar a circuitului.

    Cel mai simplu dispozitiv de tip secvenial este circuitul basculant bistabil (CBB)

    numit i flip-flop.

    Proprietile circuitul basculant bistabil (CBB):

    Circuitele CBB sunt caracterizate prin 2 stri limit: 0 i 1

    Trecerea dintr-o stare n alta se numete basculare

    Bascularea are loc ntr-un timp foarte scurt i se manifest ca o variaie brusc a

    mrimilor electrice la cele dou ieiri ale circuitului

    Trecerea ntr-o anumit stare poate fi determinat de semnalul care reprezint

    informaia ce trebuie nscris n bistabil sau semnalul de ceas/de tact

    S

    Sugestiime

    todologice

    UN

    D

    E

    Figura 3060

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    61/107

    Tipuri uzuale de circuite basculante bistabile, n funcie de modul n caresunt comandate:R S, J K, T i D

    Notaii folosite:

    R, S, J, K, T, D: intrri

    Q i Q ieiriCL, CK, T: intrare de ceas/tact

    R

    E

    D

    M

    ?

    C

    o

    n

    i

    n

    u

    t

    ul

    p

    o

    a

    t

    e

    fip

    r

    e

    d

    a

    t

    n

    t

    r

    -

    u

    n

    l

    a

    b

    o

    r

    R

    S

    Q

    Q

    CBB tip R-SCBB tip R-S

    J

    K

    Q

    Q

    CBB tip J-KCBB tip J-K

    D

    CLK

    Q

    Q

    T

    CLK

    Q

    Q

    CBB tip DCBB tip D CBB tip TCBB tip T

    Figura 31

    61

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    62/107

    t

    o

    r

    t

    e

    h

    no

    l

    o

    g

    i

    c

    .C

    U

    M

    P

    R

    ED

    M

    ?

    C

    la

    s

    a

    p

    o

    a

    te

    fi

    o

    r

    Sugestii metodologice

    UNDE PREDM?

    Coninutul poate fi predat ntr-o sal de clas dotat cu tabl i flip-chart sau

    ntr-o sal modern cu echipament electronic.

    CUM PREDM?

    Se recomand predarea frontal utiliznd organizatoare grafice i

    problematizarea.

    Evaluarea se poate face sub form de interevaluare i autoevaluare

    Ca material suport se poate folosi o prezentare multimedia.

    Ca materiale de evaluare se pot folosi:

    o Probe practice, scrise i pe suport electronic

    62

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    63/107

    Tema 7. Circuite logice secveniale

    Fia suport 7.2. Circuite basculante bistabile de tip R-S

    Competene:

    Identific componente electronice

    Analizeaz montaje cu circuite integrate digitale

    Cel mai simplu circuit basculant bistabil are dou ieiri, una fiind complementul

    celeilalte, ieiri care pot adopta doar un nivel SUS de tensiune (1 logic) sau un nivel

    JOS de tensiune (0 logic).

    1. CBB de tip R-S asincrone

    Circuitele basculante bistabile asincrone i modific starea ieirilorimediat ce

    starea intrrilor a fost modificat corespunztor.

    Circuitele basculante bistabile R-S asincrone prezint urmtoarea schem bloc:

    Semnificaia intrrilor S i R este urmtoarea:

    S (Englez: SET - "punere pe poziie) - comanda care permite aducerea CBB din

    starea de repaus (notat "0") n starea de funcionare (notat "1")

    R (Englez: RESET - "punere pe zero") - comanda care aduce CBB n starea de

    repaus.

    Combinaiile de stri de intrare care conduc la modificarea sau bascularea ieirilor unui

    CBB asincron depind de structura intern a dispozitivului, care poate consta fie din

    pori NOR (SAU-NU) interconectate, fie din pori NAND (I-NU) interconectate.

    a

    n

    i

    z

    a

    t

    pe

    g

    r

    u

    p

    e

    de

    3

    -

    4

    e

    l

    ev

    i.

    P

    e

    n

    t

    ru

    p

    r

    e

    d

    ar

    e

    a

    R

    S

    Q

    Q

    Figura 32Figura 32

    63

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    64/107

    1. a. CBB de tip R-S asincrone cu circuite NOR

    Considerm c analizm comportarea bistabilului asincron la momentul t1 cnd

    rspunsul sistemului este Q1, ulterior unui moment t0 cnd rspunsul a fost Q0.

    Se constat c situaia n care R i S sunt simultan 1 conduce la adoptarea de

    ctre ambele ieiri, Q respectiv Q , a valorii de 0 logic, stare nepermis din

    moment ce Q este totdeauna complementul lui Q .

    Sistemul i va gsi echilibrul n final, dar este imposibil de prevzut care dintre

    cele dou ieiri va prelua nivelul 0 i care va prelua nivelul 1.

    Se spune, deci, c R=S=1 reprezint o stare interzis pentru CBB asincron cu

    pori NOR.

    1. b. CBB de tip R-S asincrone cu circuite NAND

    R S Q1

    0 0 Q0

    0 1 1

    1 0 0

    1 1 interzis

    RR

    SS

    QQ

    QQ

    R S Q1

    0 0 interzis

    0 1 1

    1 0 0

    1 1 Q0

    RR

    SS

    QQ

    QQ

    e

    g

    r

    u

    p

    e

    n

    l

    a

    b

    or

    a

    t

    o

    r

    u

    l

    t

    e

    h

    n

    o

    l

    o

    g

    i

    c

    ,

    s

    e

    r

    e

    c

    Figura 33

    Tabelul 20

    Figura 34

    Tabelul 21

    64

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    65/107

    n acest caz, starea interzis este R=S=0.

    CBB asincrone de tip R-S se folosesc

    n construcia altor flip-flopuri, mai complicate

    n diverse aplicaii, de exemplu pentru mpiedicarea vibraiei comutatoarelor la

    comanda on sau off

    2. CBB de tip R-S sincrone

    Majoritatea CBB sunt sincrone, adic ele i schimb starea la ieire

    corespunztor strii intrrilor doar cnd recepioneaz un semnal numit de tact sau deceas. Acest lucru se impune deoarece este nevoie, de multe ori, s se tie cu precizie

    cnd se va produce schimbarea strilor la ieire.

    Schema bloc i circuitul logic corespunztor unui astfel de dispozitiv sunt prezentate

    mai jos:

    Circuitul basculant bistabil sincron de tip R-S provine din CBB asincron, prin

    adugarea unor pori suplimentare.

    Bistabilul R-S-T se mai numete i semiregistru de decalaj (Engl: HALF SHIFT

    REGISTER)

    QQ

    QQ

    RR

    SS

    CLKCLK

    m

    a

    n

    d

    ut

    i

    l

    i

    z

    a

    r

    e

    a

    d

    e

    c

    a

    t

    a

    l

    o

    a

    g

    e

    i

    C

    I

    c

    u

    p

    R

    S

    Q

    Q

    CLK Figura 35

    Figura 36

    65

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    66/107

    r

    i

    l

    o

    g

    i

    c

    e

    d

    e

    ti

    p

    T

    T

    L

    i

    C

    M

    O

    S.

    S

    e

    v

    o

    r

    n

    c

    Sugestii metodologice

    UNDE PREDM?

    Coninutul poate fi predat ntr-o sal de clas dotat cu tabl i flip-chart sau

    ntr-o sal modern cu echipament electronic.

    CUM PREDM?

    Se recomand predarea frontal utiliznd organizatoare grafice i

    problematizarea.

    n lipsa dotrii corespunztoare, se poate exersa nvarea interactiv utiliznd

    cartonae speciale marcate cu simbolurile necesare.

    Pentru fixarea cunotinelor, clasa poate fi organizat pe grupe de 3-4 elevi care

    vor utiliza activiti de tip ordonare de cartonae n vederea realizrii diferitelor

    structuri de circuite bistabile R-S

    Evaluarea se poate face sub form de interevaluare i autoevaluare

    Ca material suport se poate folosi o prezentare multimedia.

    Ca materiale de evaluare se pot folosi:

    o Probe scrise i pe suport electronic

    66

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    67/107

    Tema 7. Circuite logice secveniale

    Fia suport 7.3. Circuite basculante bistabile de tip J-K

    Competene:

    Identific componente electronice

    Analizeaz montaje cu circuite integrate digitale

    Bistabilii J-K ajut la evitarea apariiei strii de nedeterminare n cazul n care

    intrrile preiau aceeai valoare logic R=S=1 sau R=S=0; se folosesc bistabili R-S

    realizndu-se o a doua reacie prin aducerea ieirilor la intrare.

    Se impune ca durata semnalului de comand s fie mai mare dect timpul de

    propagare printr-o poart i mai mic dect timpul de propagare prin dou pori.

    Comanda bistabilului J-K se face pe frontul cresctor al impulsului de comand

    Ieirea va comuta pe frontul descresctor al impulsului de comand, funcie,

    ns, de valorile lui J i K de pe frontul cresctor.

    CBB de tip J-K asincron

    Schema bloc:

    Schema logic:

    JJ

    KK

    QQ

    QQ

    r

    a

    j

    a

    a

    c

    t

    i

    v

    i

    t

    i

    d

    e

    n

    v

    a

    r

    e

    pr

    a

    c

    t

    i

    c

    e

    d

    e

    u

    J

    K

    Q

    Q

    Figura 37

    Figura 38

    67

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    68/107

    Tabelul de adevr:

    J (rol de SET - "punere n poziie) - comanda care permite aducerea CBB din starea

    de repaus (notat "0") n starea de funcionare (notat "1")

    K (rol de RESET - "punere pe zero") - comanda care aduce CBB n starea de repaus.

    CBB de tip J-K sincron

    Schema bloc:

    Schema logic:

    J K Q1

    0 0 Q00 1 0

    1 0 1

    1 10Q Basculare

    CLKCLK

    QQ

    QQJJ

    KK

    i

    l

    i

    z

    a

    r

    e

    a

    c

    a

    t

    al

    o

    a

    g

    e

    l

    o

    r

    d

    e

    p

    r

    o

    d

    u

    s

    e

    p

    e

    n

    t

    r

    u

    J

    K

    Q

    Q

    CLK

    Tabelul 22

    Figura 39

    Figura 40

    68

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    69/107

    Circuitul basculant bistabil sincron de tip J-K provine din CBB asincron, prin

    adugarea unor pori suplimentare.

    Dispozitivul basculeaz cnd J=K=1 pe frontal negativ al impulsului de ceas

    i

    d

    e

    n

    t

    i

    f

    i

    c

    a

    r

    e

    a

    c

    a

    r

    a

    c

    t

    e

    r

    i

    s

    t

    i

    c

    i

    lo

    r

    d

    i

    v

    er

    s

    e

    l

    69

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    70/107

    r

    p

    o

    r

    i

    i

    p

    e

    n

    tr

    u

    c

    u

    ta

    r

    e

    a

    d

    e

    c

    o

    m

    p

    a

    t

    i

    b

    i

    l

    i

    Sugestii metodologiceUNDE PREDM?

    Coninutul poate fi predat ntr-o sal de clas dotat cu tabl i flip-chart sau

    ntr-o sal modern cu echipament electronic.

    CUM PREDM?

    Se recomand predarea frontal utiliznd organizatoare grafice i

    problematizarea.

    n lipsa dotrii corespunztoare, se poate exersa nvarea interactiv utiliznd

    cartonae speciale marcate cu simbolurile necesare.

    Pentru fixarea cunotinelor, clasa poate fi organizat pe grupe de 3-4 elevi care

    vor utiliza activiti de tip ordonare de cartonae n vederea realizrii diferitelor

    structuri de circuite bistabile J-K

    Evaluarea se poate face sub form de interevaluare i autoevaluare

    Ca material suport se poate folosi o prezentare multimedia.

    Ca materiale de evaluare se pot folosi:

    o Probe scrise i pe suport electronic

    70

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    71/107

    Tema 7. Circuite logice secveniale

    Fia suport 7.4. Circuite basculante bistabile de tip Master-Slave

    Competene:

    Identific componente electronice

    Analizeaz montaje cu circuite integrate digitale

    Metoda Master-Slave (stpn-sclav) este una dintre cele mai folosite metode de

    a realiza tranziia ieirii doar la primirea unor impulsuri de tact potrivite, deoarece

    tolereaz creteri i descreteri lente de semnal (aa numitele fronturi de semnal lente).

    CBB de tip R-S MASTER - SLAVE cu circuite NAND interconectate

    Este alctuit din dou semiregistre de decalaj comandate n antifaz de impulsul

    de tact.

    CBB de tip MASTER - SLAVE cu bistabili J-K

    RM

    SM QM

    QM

    RS

    SS

    QS

    QS

    CLKCLK

    SS

    RR

    Q

    J

    K

    Master J-K Slave J-K

    J

    i

    .

    S

    e

    v

    o

    r

    c

    o

    mp

    a

    r

    a

    d

    iv

    e

    r

    s

    e

    f

    a

    m

    i

    l

    i

    i

    d

    e

    C

    I

    Q

    QQ

    QJ

    K

    Q

    CLK

    Figura 41

    Figura 42

    71

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    72/107

    Cele dou impulsuri de tact sunt separate intern printr-un inversor

    n timpul funcionrii, un impuls pozitiv aplicat pe MASTER va fi negativ pe

    SLAVE

    La aplicarea unui semnal pozitiv de tact, bistabilul MASTER J-K va putea

    accepta intrrile J i K drept date, n timp ce bistabilul J-K SLAVE va avea ieirile

    izolate fa de schimbrile de la ieirea MASTER, deoarece tactul su este

    negativ

    Pe durata modificrii ieirilor SLAVE, intrrile sale nu pot fi modificate de nici o

    schimbare a intrrilor pe SLAVE

    Cnd tactul pe MASTER este negativ, bistabilul SLAVE accept datele, cci

    tactul su este pozitiv; n acest timp, bistabilul MASTER nu poate accepta datenoi

    Dispozitivele tip MASTER-SLAVE sunt aplicabile ori de cte ori este necesar ca

    schimbrile de la intrare s nu afecteze imediat ieirile.

    d

    i

    n

    p

    u

    nc

    t

    u

    l

    d

    e

    v

    e

    d

    e

    r

    e

    a

    l

    p

    u

    t

    e

    r

    i

    i

    d

    i

    si

    p

    a

    t

    72

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    73/107

    D

    i

    r

    i

    j

    a

    i

    d

    e

    p

    r

    o

    f

    e

    s

    o

    r

    ,

    e

    l

    e

    v

    i

    i

    v

    o

    r

    c

    o

    ns

    u

    l

    t

    QSugestii metodologice

    UNDE PREDM?

    Coninutul poate fi predat ntr-o sal de clas dotat cu tabl i flip-chart sau

    ntr-o sal modern cu echipament electronic.

    CUM PREDM?

    Se recomand predarea frontal utiliznd organizatoare grafice i

    problematizarea.

    n lipsa dotrii corespunztoare, se poate exersa nvarea interactiv utiliznd

    cartonae speciale marcate cu simbolurile necesare.

    Pentru fixarea cunotinelor, clasa poate fi organizat pe grupe de 3-4 elevi care

    vor utiliza activiti de tip ordonare de cartonae n vederea realizrii diferitelor

    structuri de circuite bistabile Master-Slave

    Evaluarea se poate face sub form de interevaluare i autoevaluare

    QCa material suport se poate folosi o prezentare multimedia.

    Ca materiale de evaluare se pot folosi:

    o Probe scrise i pe suport electronic

    73

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    74/107

    Tema 7. Circuite logice secveniale

    Fia suport 7.5. Circuite basculante bistabile de tip T

    Competene:

    Identific componente electronice

    Analizeaz montaje cu circuite integrate digitale

    Circuitele basculante bistabile de tip T constituie cel mai simplu automat.

    Dac, n cazul bistabilului J-K, intrrile J i K sunt conectate mpreun, se obine

    bistabilul de tip T.

    Acesta are o singur intrare de date, T.

    Schema bloc:

    Tabelul de adevr extins i cel restrns aratastfel:

    Diagrama de evoluie a strilor:

    d

    i

    a

    g

    r

    a

    m

    e

    l

    e

    v

    a

    lo

    r

    i

    l

    o

    r

    d

    e

    t

    e

    n

    si

    u

    n

    e

    p

    e

    n

    t

    r

    u

    T Qn Qn+1

    0 0 0

    0 1 1

    1 0 1

    1 1 0T Qn+1

    0 Qn1

    nQ

    T

    CLK

    Q

    Q

    Figura 43

    Tabelul 23 Tabelul 24

    74

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    75/107

    Bistabilul comut totdeauna n starea complementar n urma aplicrii unui

    impuls de tact. Revine n starea iniial dup fiecare dou impulsuri aplicate la

    intrare (cnd T=1), deci execut divizarea cu 2 a frecvenei impulsurilor de la

    intrarea de tact.

    Familiile curente de CI nu conin bistabili de tip T ca atare, deoarece ei se

    construiesc, de regul, cu bistabili JK- MS, nglobnd astfel toate avantajele pe

    care le ofer aceste circuite.

    ni

    v

    e

    l

    u

    r

    il

    e

    H

    i

    g

    h

    i

    L

    o

    w

    p

    e

    n

    t

    r

    u

    a

    d

    e

    d

    u

    c

    e

    m

    a

    QQ

    CLKK

    CLKK

    tt

    tt

    Figura 44

    75

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    76/107

    g

    i

    n

    e

    a

    d

    e

    z

    g

    o

    m

    o

    t

    U

    t

    i

    l

    i

    z

    n

    d

    c

    a

    t

    a

    l

    o

    a

    g

    e

    l

    e

    ,

    e

    l

    Sugestii metodologice

    UNDE PREDM?

    Coninutul poate fi predat ntr-o sal de clas dotat cu tabl i flip-chart sau

    ntr-o sal modern cu echipament electronic.

    CUM PREDM?

    Se recomand predarea frontal utiliznd organizatoare grafice i

    problematizarea.

    Evaluarea se poate face sub form de interevaluare i autoevaluare

    Ca material suport se poate folosi o prezentare multimedia.

    Ca materiale de evaluare se pot folosi:

    o Probe scrise i pe suport electronic

    76

  • 8/2/2019 02_Componente Si Circuite Electron Ice in Telecomunicatii II

    77/107

    Tema 7. Circuite logice secveniale

    Fia suport 7.6. Circuite basculante bistabile de tip D

    Competene:

    Identific componente electronice

    Analizeaz montaje cu circuite integrate digitale

    Tot n scopul preve