Elektronika va elektrotexnika

NAZARIY QISM
Axborotni qayta ishlash, raqamli aloqa va avtomatik boshqaruv tizimlarining ishlash tamoyili bir necha bazaviy operasiyalarning takrorlanishi yokiularning kombinasiyalariga asoslangan bo‟ladi. Buni amalga oshirish uchun “VA”,”EMAS”,”YOKI” mantiqiy elementlari, shuningdek, triggerlardan foydalaniladi. Mantiqiy element (ME) deb eng sodda mantiqiy operasiyalarni bajaruvchi elektron qurilmaga aytiladi. Mantiqiy elementlar tarkibiy tuzilishi hamda yasash texnologiyasiga qarab farqlanadi. Shu bilan birga ular asosiy parametrlari: qayta ulanish tezligi, signalning kechikish vaqti, ishchi harorat oralig‟i, kirishni birlashtirish koeffisiyenti va chiqishdagi yuklama qobiliyati bilan ham bir-biridan farq qiladi.
Mantiqiy elementlar va ularning ishlash prinsiplari
Mantiqiy elementlar mantiqiy ifodalarni bajarishga mo'ljallangan bo'lib, barcha arifmetik va mantiqiy amallarni ular asosidagi qurilmalar yordamida amalga oshiriladi. Quyidagi rasmlarda hisoblash mashinalarida qo'llaniladigan asosiy mantiqiy elementlar va ularning ishlash prinsiplari keltirilgan.
«VA» - mantiqiy ko'paytirish, «konyunksiya» elementi
1-rasm. «VA» - mantiqiy ko'paytirish, «konyunksiya» elementi

X va Y kirishlarga bir vaqtda “1” signali berilsa (ya'ni ulagichlar bir vaqtda ulansa), Z chiqishda “1” signali hosil bo'ladi (ya'ni lampa yorishadi). Kirishlardan birortasiga yoki bir vaqtda ikkalasiga «0» signali berilsa (ya'ni ulagichlardan biri yoki bir vaqtda ikkalasi ulanmagan holda bo'lsa), chiqishda «0» signali hosil bo'ladi (ya'ni lampa o'chgan holda bo'ladi).

«VA» elementi mantiqiy funksiya sifatida Z = X  Y , hamda Z = X*Y yoki
Z = X _^ Y ko'rinishlardan birortasida tasvirlanishi mumkin.
«YOKI» - mantiqiy qo'shish, «dizyunksiya» elementi
2-rasm. «YOKI» - mantiqiy qo'shish, «dizyunksiya» elementi

X va Y kirishlarga bir vaqtda “0” signali berilsa (ya'ni ulagichlar bir vaqtda ulanmagan holda bo'lsa), Z chiqishda “0” signali hosil bo'ladi (ya'ni lampa o'chgan holda bo'ladi). Kirishlardan birortasiga yoki bir vaqtda ikkalasiga «1» signali berilsa (ya'ni ulagichlardan biri yoki bir vaqtda ikkalasi ulansa), chiqishda «1» signali hosil bo'ladi (ya'ni lampa yorishadi).

«YoKI» elementi mantiqiy funksiya sifatida Z = X+Y hamda Z = X v Y
kurinishlarda tasvirlanadi.
«INKOR» - mantiqiy inkor qilish («EMAS») elementi


3-rasm. «INKOR» - mantiqiy inkor qilish («EMAS») elementi

«INKOR» elementining chiqishidagi son uning kirishidagi songa nisbatan teskari kodga ega bo'ladi.

«INKOR» elementi mantiqiy funksiya sifatida Y  X ko'rinishda tasvirlanadi.

«VA – INKOR» - mantiqiy ko'paytirishning inkori elementi

4-rasm. «VA – INKOR» - mantiqiy ko'paytirishning inkori elementi

X va Y kirishlarga bir vaqtda “1” signali berilsa, Z chiqishda “0” signali hosil bo'ladi. Kirishlardan birortasiga yoki bir vaqtda ikkalasiga «0» signali berilsa, chiqishda «1» signali hosil bo'ladi.

«YOKI - INKOR» - mantiqiy qo'shishning inkori elementi

5-rasm. «YOKI - INKOR» - mantiqiy qo'shishning inkori elementi

X va Y kirishlar bir vaqtda “0” signali berilsa, Z chiqishda “1” signali hosil bo'ladi. Kirishlardan birortasiga yoki bir vaqtda ikkalasiga «1» signali berilsa, chiqishda «0» signali hosil bo'ladi.

Mantiqiy elementlarni ishlab chiqarish texnologiyalari

Raqamli hisoblash texnikasida asos elementlari bo'lib mantiqiy “va”, “yoki”, “inkor” elementlari xizmat qiladi.
Mantiqiy elementlarni ishlab chiqarish texnologiyalarining bir qator turlari mavjud bo'lib, ularning har biri o'z yutuq va kamchiliklariga ega.
Masalan:

• 
  unipolyar tranzistorlarga asoslangan texnologiyalar kristalda joylashgan elementlar zichligini yuqoriligi, kam quvvat talabligi, narxining arzonligi bilan xarkterlanadi, lekin tashqi ta‟sirlarga o'ta ta'sirchan, nisbatan tezkorligi past;
  
• 
  bipolyar texnologiyadagi elementlar o'ta tezkorligi va ishonchli ishlashi bilan xarakterlanadi, lekin elementlar zichligi kam va ko'p energiya talab qilinadi, tan narxi qimmat;
  

6­rasm. Mantiqiy elementlar: a) «YoKI» elementi; b) «VA» elementi; c) «INKOR» elementi.

Mantiqiy elementlarning asosiy parametrlari va xarakteristkalari.

Mantiqiy elementning asosiy xarakteristkasi uning uzatish xarakteristkasi hisoblanadi.Chiqish kuchlanishining kirishlardan biridagi kuchlanishga bog‟liqligiga uzatish xarakteristkasi deyiladi.Bunda qolgan kirishlardagi kuchlanish o‟zgarmas bo‟lishi kerak.
Mantiqiy elementning turiga qarab, uzatish xarakteristkasining ko‟rinishi ham turlicha bo‟ladi. MElar invertirlovchi va invertirlamaydigan MElarga bo‟linadi. Invertirlovchi MEning chiqishida kirish signaliga nisbatan invers (teskari) signal olinadi. Masalan: «EMAS», «VA-EMAS», «YoKI - EMAS» amallarini bajaruvchi MElar invertirlovchi MElarga kiradi. Invertirlanmaydigan MEning chiqishida kirish signaliga mos (to‟g‟ri) signal olinadi.Masalan: «VA», «YOKI» MElari invertirlamaydigan MElar hisoblanadi.
Mantiqiy elementlar asosida turli qurilmalarni loyihalash.
Raqamli hisoblash texnikasining asosiy qurilmalaridan biri – summatordir. Bir razryadli ikkilik sonlarni qo'shish uchun qo'llaniladigan «Yarim summator» sxemasini loyihalash jarayonini ko'rib chiqamiz:
Berilgan “a” hamda “b” bir razryadli ikkilik sonlarni qo'shish natijasida “s” - yig'indi razryadi va “p”- o'tish razryadi hosil bo'ladi.
“a” va “b” bir razryadli qo'shiluvchilardan faqat bittasi «1» ga teng bo'lsa, yig'indi razryadi s=1 bo'ladi va “a” va “b” bir vaqtda «1» ga teng bo'lgandagina p=1 bo'ladi. Shu holatlar uchun mantiqiy funksiyalar quyidagi ko'rinishga ega bo'ladi:
s  a & b  a & b, p  a & b
Bir razyadli yarim summator sxemasini shu ifodalarga mos ravishda mantiqiy elementlar asosida qurish mumkin.

7-rasm. Bir razryadli yarim summatorning sxemasi.
Ikkita 2 razryadli ikkilik sonlarni solishtirish vazifasini bajaruvchi qurilmani yaratish bilan bog'liq masalani ko'rib chiqamiz:
A = a1a2 va B = b1b2 – ikki razryadli sonlar.
Shunday solishtirish sxemasi(SS)ni yaratish kerakki u 4 ta kirishga (a1, a2, b1, b2), hamda 3 ta chiqishga (Y1, Y2, Y3) ega bo'lsin.
Bu sxemaning chiqishlari quyidagi shartlarni qanoatlantirsin: Y1=1 bo'lsin, agar A>B bo'lsa, Y2 =1 bo'lsin, agar A=B bo'lsa va Y3 =1 bo'lsin, agar ABu shartlarga mos mantiqiy funksiyalar asosida solishtirish sxemasini qurish mumkin.
8-rasmda ikkita ikki razryadli ikkilik sonlarni solishtirish vazifasini bajaruvchi qurilmaning sxemasi keltirilgan.

8-rasm. Ikkita ikki razryadli ikkilik(binar) sonlarni solishtirish sxemasi.

AMALIY QISM

Ushbu kurs loyihasida visual loyihalovchi dastur yordamida ikkili-o’nli shifarator qurilmasini yoki emas mantiqiy elementi yordamida shifrator qurilmasini loyihasini yaratamiz. Loyihani yaratish uchun ko’plab dasturlardan, hususan “Proteus”, “Multisim” dasturlaridan foydalanishimiz mumkun. Men kurs loyihasini bajarish uchun “Multisim” dasturidan foydalandim. Avvalo ushbu dastur haqida ma’lumotlarga ega bo’lsak.

9-rasm. Visual loyihalovchi dasturlar