Implementarea funcțiilor logice cu circuite integrate digitale

ARGUMENT

Așa cum se poate demonstra cu ajutorul algebrei logice, folosind operațiile logice universale se pot scrie funcții logice oricât de complexe. Acest lucru a permis dezvoltarea unor familii de circuite logice integrate bazate pe porți logice elementare ce realizează, fizic, una din operațiile logice universale. Obținerea funcțiilor logice complexe se face, în acest caz prin conectarea convenabilă a porților logice elementare. În funcție de componentele electronice folosite în realizarea porții logice, din considerente tehnologice, s- a impus utilizarea uneia sau alteia din operațiile logice universale. În acest fel s-au dezvoltat mai multe familii tehnologice de circuite integrate logice care au anumite proprietăți și corespund anumitor scopuri practice. În tabelul următor sunt prezentate sintetic principalele familii tehnologice utilizate în prezent pe scară largă.

Pentru realizarea fizică a funcțiilor logice, celor două valori logice “0” și “1” le sunt asociate, prin convenție, două tensiuni, astfel:

1. Logica pozitivă:

a) pentru valoarea logică “0” se asociază un nivel scăzut de tensiune;

b) pentru valoarea logică “1” se asociază un nivel ridicat de tensiune;

2. Logica negativă:

a) pentru valoarea logică “0” se asociază un nivel ridicat de tensiune;

b) pentru valoarea logică “1” se asociază un nivel scăzut de tensiune;

În societatea cunoașterii, spre care ne îndreptăm, cunoașterea (sub diferitele ei forme: tehnologică, științifică sau organizatorică) constituie un concept pivot având o determinare economică prin efectele sale. Cunoașterea este mai mult decât informație, este o informație cu înțeles. Datele organizate sau structurate într-un anumit mod, plasate într-un context devin o informație cu înțeles, cu sens. Informația digitală structurată este materia primă pentru cuprinzătorul și dinamicul domeniu referit prin tehnologia informației. Dar suportul fizic, partea mai puțin vizibilă a iceberg-ului tehnologiei informației, este electronica digitală.

Electronica digitală a potențat procesarea digitală a informației, pune permanent la dispoziție și generează pentru aceasta un suport tot mai larg și mai performant. Acest suport va continua să existe și într-o societate a cunoașterii (pe lângă alte suporturi de natură cuantică, biologică . . . ce vor apărea).

Cu toate că electronica digitală este suportul eficient și indispensabil pentru tehnologia informației, foarte adesea se aude aserțiunea “doar softul contează ,, . După evoluția tehnologică din ultimile două decenii această aserțiune pare a avea, într-o anumită nuanță, ˘ o justificare deoarece hard-ul/circuistica este produs pe scară industrială (replicabil, cost scăzut, mult standartizat), pe când soft-ul nu a ajuns la astfel de performanțe.

Cap. I. - Funcții logice

I.1. - Teoremele algebrei Booleene

Studierea teoremelor (regulilor) algebrei Booleene este de un real ajutor în acțiunea de simplificare a expresiilor și circuitelor logice. Aceste teoreme fac referire la situația în care, la intrarea unei porți logice, doar una dintre mărimile de intrare este variabilă, iar cealaltă (dacă ea exista) este constantă. Pentru a demonstra aceste teoreme este suficient să ne gândim la funcțiile logice și tabelele lor de adevăr.

I.1.1. - Teoreme pentru porțile cu o variabilă de intrare:

Teorema 1 - Dacă oricare dintre variabilele unei intrări ale unei porți ȘI este 0, rezultatul va fi 0.

Teorema 2 - Dacă o variabilă este multiplicată logic cu 1, rezultatul va avea valoarea variabilei.

Teorema 3 - O variabilă multiplicată cu ea însăși are ca rezultat valoarea variabilei.

Această teoremă mai poate fi demonstrată simplu dând lui x valorile logice 0 sau 1: (0*0=0 și 1*1=1).

Teorema 4 - Rezultatul multiplicării unei variabile cu inversul ei este 0.

Teorema 5 - Rezultatul adunării unei variabile cu 0 va fi egal cu valoarea variabilei.

Teorema 6 - Rezultatul adunării unei variabile cu 1 va fi egal cu 1.

Teorema 7 - Rezultatul adunării unei variabile cu ea însăși va fi egal cu valoarea variabilei.

Teorema 8 - Rezultatul adunării unei variabile cu inversul ei este 1.

A.Chivu, D. Cozma, Electornica analogică. Electronica digitală, Lucrări practice, Editura Arves - 2005.

Morris R., Proiectarea cu circuite integrate TTL, Editura Tehnică, București - 1974.

Filipescu V., Circuite electronice digitale, Reprografia Universității, Craiova - 1998.

http://www.phys.ubbcluj.ro/~anghels/teaching/Electronics/capitole%20electronica%20pdf/Porti%20logice.pdf

http://www.phys.ubbcluj.ro/~anghels/teaching/Electronics/capitole%20electronica%20pdf/Algebra%20Booleana.pdf

http://cadredidactice.ub.ro/rotardan/files/2012/04/electronica-digitala.pdf

http://www.dannicula.ro/books/electronica_digitala/book_ed1.pdf