3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Цифровыми называются устройства, в которых обрабатываемая информация имеет
вид электрических сигналов с ограниченным множеством дискретных значений.
В настоящее время в цифровых системах наибольшее распространение получили
цифровые устройства, работающие с двоичным кодированием информации. Электрические
сигналы в таких системах обычно имеют вид прямоугольных импульсов, характеризуемых
двумя значениями уровней, высоким и низким. Элементы, используемые для
обработки цифровых cигналов, называют логическими элементами. Различают
логические элементы, работающие в положительной и отрицательной логиках.
К положительной логике относятся логические элементы, работающие с цифровыми
сигналами, у которых максимальный потенциальный уровень соответствует
логической 1, а минимальный потенциальный уровень логическому 0. К отрицательной
логике относят элементы, у которых максимальный потенциальный уровень
соответствует логическому 0, а минимальный потенциальный уровень - логической
1.
Современные логические элементы и цифровые устройства выполняютcя на основе
интегральных микросхем и обычно используют положительную логику.
Teopетической основой проектирования цифровых систем является алгебра
логики или булева алгебра (по имени ее основоположника Д. Буля). В алгебре
логики переменные величины и функции oт них могут принимать только два
значения 0 и 1 и называются логическими переменными и логическими функциями.
Устройства, реализующие логические функции, называются логическими, или
цифровыми.
Цифровые устройства имеют принципиальные схемотехнические отличия от аналоговых
ycтройств, обусловленные следующими факторами: менее жесткими требованиями
к точности, стабильности параметров и характеристик элементов; возможностью
синтеза систем любой сложности с помощью ограниченного набора базовых
логических элементов и элементов памяти; возможностью сопряжения функциональных
узлов без специальных согласующих элементов (благодаря использованию гальванической
связи между функциональными узлами); простотой расширения функциональных
возможностей путем набора требуемых сочетаний интегральных микросхем.
Различают два основных класса цифровых устройств; комби- национные и последовательностные
автоматы. В комбинационных автоматах определенному сочетанию входных сигналов
(набору) соответствует определенный выходной сигал. Они, как правило,
не обладают памятью. В последовательностных автоматах такая однозначность
отсутствует. В них выходной сигнал зависит от сово- купности входных сигналов
как в текущий, так и в предыдущие моменты времени. Эти автоматы обладают
памятью. В комбинационнных автоматах наиболее широкое применение находят
такие цифровые устройства, как сумматоры, дешифраторы и преобразователе
кодов. В последовательностных автоматах широко используются цифровые устройства
с двумя устойчивыми состояниями— триггеры. На их основе строят регистры,
счетчики, схемы памяти.
|