Используя одни простые логические функции, можно реализовать другие.

Если включить инвертор на выход двухвходового дизъюнктора, как показано на рис. справа, получим логическую схему, реализующую функцию «ИЛИ-НЕ» (строка 8 таблицы логических функций двух аргументов). Условное графическое обозначение элемента «ИЛИ-НЕ» приведено на рис. слева.

Этот пример показывает, что даже некоторые элементарные логические функции можно получить, используя другие элементарные функции. В алгебре логики показано, что любую логическую функцию (от любого количества аргументов) можно реализовать, используя лишь небольшой набор функций, обладающий свойством функциональной полноты. Среди логических функций двух аргументов есть две функции, каждая из которых в одиночку образует функционально полную систему. Это функция «ИЛИ-НЕ» и функция «И-НЕ».

 

Как уже упоминалось, сложные логические устройства получают, соединяя между собой несколько простых логических элементов, т.е. подавая сигнал с выхода одного элемента на входы одного или нескольких других. При соединении выводов элементов между собой могут возникать некоторые эффекты, которые обсудим далее.

Нагрузочная способность элементов

Надо различать активную нагрузку (входы элементов-приемников потребляют от выхода элемента-источника ток постоянно, пока в контуре сохраняется определенное значение логического сигнала), и емкостную нагрузку (ток перезаряда паразитной емкости протекает кратковременно после переключения на выходе элемента-источника).

Активная нагрузка несколько искажает величину сигнала, изображающего логическую переменную. Поэтому существует ограничение на количество входов, которое разрешается подсоединять к одному выходу. Для МОП-элементов потребляемый входами ток очень мал, это ограничение может быть весьма нежестким (десятки и даже сотни входов к одному выходу).

 

Время переключения элемента и время распространения сигнала в сложной цепи.

Вот что приблизительно происходит в межсоединении выхода одного ЛЭ со входом другого.

 

Время распоространения сигнала через цепь логических элементов не равно арифметической сумме времен переключения отдельных ЛЭ. Кроме того, это время еще зависит от наличия в контуре паразитной емкости выхода, линии и входов. Увеличение этой емкости (емкостной нагрузки) увеличивает время изменения сигнала на входах элементов-приемников. Именно этим определяется ограничение на количество входов, которое допускается соединять в одним выходом (обычно не более 10…30). Точный анализ процессов в подобных случаях – дело весьма сложное, так как непросто оценить конкретные значения паразитных емкостей линий связи.