 |
 |
 |
 |
 |
|
Тема12.Логічний елемент виключаюче АБО
Елементи виключаюче АБО (по-англійськи - Exclusive-OR) також можна б було віднести до найпростіших елементів, але функція, виконувана ними дещо складніше, ніж у разі елемента І або елемента АБО. Всі входи елементів виключаючого АБО рівноправні, проте жоден з входів не може заблокувати інші входи, встановивши вихідний сигнал до рівня одиниці або нуля.
Під функцією виключаюче АБО розуміється наступне: одиниця на виході з'являється тоді, коли тільки на одному вході присутня одиниця. Якщо одиниць на входах дві або більше, або якщо на всіх входах нулі, то на виході буде нуль. Таблиця істинності двовходового елемента виключаюче АБО приведена нижче (таблиця. 12.1). Позначення, прийняті у вітчизняних і зарубіжних схемах, показані на малюнку 12.1. Напис на вітчизняному позначенні елемента виключаюче АБО «=1» якраз і означає, що виділяється ситуація, коли на входах одна і лише одна одиниця.
Елементів виключаюче АБО в стандартних серіях небагато. Вітчизняні серії пропонують мікросхеми ЛП5 (чотири двовходових елементи з виходом 2С), ЛЛЗ і ЛП12, відмінні від ЛП5 виходом ОК.
Малюнок 12.1 Позначення елементів виключаюче АБО: зарубіжні (зліва) і вітчизняні (справа).
З погляду математики, елемент виключаюче АБО виконує операцію так званого підсумовування по модулю 2. Тому ці елементи також називаються суматорами по модулю два. Як вже наголошувалося в попередньому розділі, позначається підсумовування по модулю 2 знаком плюса, вписаного в коло.
Основне вживання елементів виключаюче АБО полягає в порівнянні двох вхідних сигналів. У разі коли на входи приходять дві одиниці або два нулі (сигнали співпадають), на виході формується нуль. Звичайно при такому вживанні на один вхід елемента подається постійний рівень, з яким порівнюється змінний в часі сигнал, що приходить на інший вхід. Але значно частіше для порівняння сигналів і кодів застосовуються спеціальні мікросхеми компараторів кодів, які будуть розглянуті в наступному розділі.
Як суматор по модулю 2 елемент виключаюче АБО використовується також в паралельних і послідовних дільниках по модулю 2, призначених для обчислення циклічних контрольних сум.
Малюнок 12.2 Використання виключного АБО як керованого інвертора.
Важливе вживання елементів виключаюче АБО - кероване інвертування (малюнок 12.2). В цьому випадку один з входів елемента використовується як керуючий, а на інший вхід елемента поступає інформаційний сигнал. Якщо на керуючому вході одиниця, то вхідний сигнал інвертується, якщо ж нуль - не інвертується. Частіше за все управляючий сигнал задається постійним рівнем, визначаючи режим роботи елемента, а інформаційний сигнал є імпульсним. Тобто елемент виключаюче АБО може змінювати полярність вхідного сигналу або фронту, а може і не змінювати залежно від управляючого сигналу.
Малюнок 12.3 Використання виключного АБО як змішувача сигналів.
У разі коли є два сигнали однакової полярності (позитивні або негативні), і при цьому їх одночасний прихід виключається, елемент виключаюче АБО може бути використаний для змішування цих сигналів. При будь-якій полярності вхідних сигналів вихідні сигнали елемента будуть позитивними. При позитивних вхідних сигналах елемент виключаюче АБО працюватиме як елемент 2АБО, а при негативних вхідних сигналах він замінюватиме елемент 2І-НІ. Такі заміни можуть бути корисні в тих випадках, коли в схемі залишаються невикористаними деякі елементи виключаюче АБО. Правда, при цьому треба враховувати, що затримка розповсюдження сигналу в елементі виключаюче АБО звичайно більше (приблизно в 1,5 рази), ніж затримка розповсюдження в найпростіших елементах І, І-НІ, АБО, АБО-НІ.
Ще одне найважливіше вживання елемента виключаюче АБО - формування коротких імпульсів по будь-якому фронту вхідного сигналу (малюнок 12.4). В даному випадку не важливо, позитивний фронт вхідного сигналу або негативний, на виході все одно формується позитивний імпульс. Вхідний сигнал затримується за допомогою конденсатора або ланцюжка елементів, а потім початковий сигнал і його затримана копія поступають на входи елемента виключаюче АБО. В обох схемах як елементи затримки використовуються також двовходові елементи виключаюче АБО в неінвертуючому включенні (на невживаний вхід подається нуль). В результаті такого перетворення можна говорити про подвоєння частоти вхідного сигналу, оскільки вихідні імпульси слідують удвічі частіше, ніж вхідні.
Малюнок 12.4 Використання виключного АБО виділення фронтів вхідного сигналу.
Дану особливість елементів виключаюче АБО треба враховувати у тому випадку, коли на обидва входи елемента поступають сигнали, що одночасно змінюються. При цьому на виході елемента можлива поява коротких паразитних імпульсів по будь-якому з фронтів вхідних сигналів. Виключити їх вплив на подальшу схему можна, наприклад, за допомогою синхронізації, подібної розглянутої в попередньому розділі.
