Logické kombinační obvody (LKO)

Ke stažení:

Pravdivostní tabulka pro 7segmentový displej

Karnaughova mapa 4×4

Základní stavební prvky kombinačních obvodů tvoří logická hradla AND, OR a NOT. Z nich jsou odvozena hradla s negovaným výstupem NAND a NOR a dále hradlo XOR (exkluzivní součet).

Výstup hradel závisí pouze na aktuálních hodnotách vstupů.

• AND – „platí všechno“ → výstup 1 jen když A=1 a zároveň B=1
• OR – „stačí jedno“ → výstup 1, pokud je alespoň jeden vstup 1
• NOT – „obrací“ → 0 → 1, 1 → 0
• NAND – AND + negace → všechno jako AND, ale výsledek otočený
• NOR – OR + negace → všechno jako OR, ale výsledek otočený
• XOR – „právě jeden“ → výstup 1, když se vstupy liší

Typická praktická použití:

1. AND – maskování signálu
2. OR – slučování signálů
3. XOR – řízená negace (invertor)

Dekodér je kombinační obvod, který na základě vstupní binární kombinace aktivuje odpovídající výstup. Používá se zejména pro:

1. převod kódů (např. BCD → 7segmentový displej: 74LS47, 74HC4511)
2. výběr 1 z N (74HC42, 74HC139)
3. realizaci multiplexorů
4. dekódování adres (aktivace pamětí, periferií apod.)

Pro návrh dekodéru je nejprve nutné sestavit pravdivostní tabulku jednotlivých segmentů. Tu si můžete stáhnout zde.

Minimalizace logických funkcí se provádí pomocí Karnaughovy mapy, ze které lze přímo odvodit výsledné zapojení.

Příklad dekódovacích funkcí pro segmenty a a b:

$$ Y_a = B\bar{D} + \bar{A}\bar{C}\bar{D} + \bar{B}\bar{C}D + AC\bar{D}$$

$$ Y_b = \bar{C}\bar{D} + \bar{A}\bar{C} + \bar{A}\bar{B}\bar{D} + AB\bar{D}$$

Dekodér typu 1 z N převádí binární vstup na aktivaci právě jednoho výstupu.

Příkladem je 74HC139, který obsahuje dva dekodéry 1 ze 4 s invertovanými výstupy. Dalším zástupcem je 74HC42 (dekodér 1 z 10).

Ukázka realizace pomocí hradel:

Multiplexor je kombinační obvod, který na základě hodnoty selektoru vybírá jeden z několika vstupů a přenáší jej na výstup.

Typickým zástupcem je 74HC151, což je multiplexor s 8 vstupy. Obsahuje:

1. vstupy I0–I7
2. selekční vstupy S0–S2
3. povolovací vstup EN
4. výstupy Y a /Y (komplementární)

Pomocí binární kombinace na S0–S2 se volí, který ze vstupů I0–I7 bude přenesen na výstup.