Синтез логической схемы.
Синтезом логической схемы называется процедура получения логической схемы реализующую заданную логическую функцию.
При синтезе логических схем используют логические элементы.
Набор логических функций, с помощью которого можно представить любую переключательную функцию называют функционально полной системой или базисом.
Функционально полными системами являются базисы 1) И, ИЛИ, НЕ, 2)И, НЕ, 3) ИЛИ, НЕ, 4) И-ИЛИ-НЕ, 5) И-НЕ, 6) ИЛИ-НЕ.
Основным является базис И, ИЛИ, НЕ так как с помощью него можно записать любую сложную функцию в виде СДНФ и СКНФ.
Базис называется избыточным, если какую либо функцию из нее можно исключить. Например в И, ИЛИ, НЕ можно исключить функцию И или ИЛИ.
При синтезе комбинационной схемы с несколькими выходами, каждый выход рассматривается как функция входных значений. Полученные функции минимизируются, и затем строится логическая схема в одном из заданных базисов.
При синтезе цифровых автоматов, в таблицу функционирования кроме выходных значений необходимо указывать и внутреннее состояние устройства.
Пример синтеза комбинационной схемы.
Синтезировать комбинационную схему устройства управления семисегментным индикатором в базисе И, ИЛИ, НЕ. Устройство работает согласно следующей таблице.
Составляем таблицу функционирования устройства, используя символ индикации и обозначение сегментов. При этом получаем таблицу зависимости восьми функций a, b, c, d, e, f, g от переменных (значений входных сигналов). Затем используя карту Карно, получаем минимальные дизъюнктивные формы функций. Неопределённые значения при этом заменяем на «0» или «1» в зависимости от эффективности образования групп и, следовательно, минимизации.
Использую полученные функции синтезируем логическую схему устройства в базисе И, ИЛИ, НЕ. Синтез выполняется в направлении от значений входных сигналов до получения выходных значений. Первоначально из входных переменных получаем необходимые для функций инверсные значения. Затем, поэтапно применяя необходимые элементы для реализации операций, получаем конечные значения функций. Источник логической единицы условно обозначаем точкой (1). При положительной логике ей соответствует напряжение питания всей схемы.
При необходимости синтеза схемы в других базисах, нужно выполнять преобразования конечных функций для замены отсутствующих в базисе логических операций.