ما الذي يمكن عمله مع 12 الترانزستورات؟ إذا كانت الدائرة تمثيلية ، فيمكن أن تكون ، على سبيل المثال ، راديو أو مضخم صوت ذو خصائص لائقة. لدائرة رقمية ، وهذا هو صغير بشكل كارثي. حتى في شريحة بسيطة مثل ALU K155IP3 (74181) ، هناك الكثير منها.
في الواقع ، لا يوجد 12 ، ولكن هناك 27 الترانزستورات هنا ، ولكن 11 منهم فقط يستخدمون في ALU نفسه (لم يتم تثبيت الترانزستور الثاني عشر ، مما يفرض صفر منطق على إدخال النقل عند اختيار العمليات المنطقية). وتشارك الترانزستورات المتبقية في المشكل من الإشارات المقدمة إلى مدخلات ALU. عندما يتم تضمين ALU في معالج الترانزستور ، قد لا تكون هناك حاجة الأولى إذا تم بالفعل إنشاء جميع الإشارات اللازمة هناك.
كيف نحافظ على هذا المبلغ؟ أولاً ، لجعل ALU واحدة بت ، وثانيا ، لتقليل عدد العمليات إلى حسابين وخمس منطقية (K155IP3 ولكل منهم 16 ، ولكن هنا في الواقع أكثر) ، ثالثًا ...
... قم بإجراء ALU باستخدام تقنية DCTL غير العادية (منطق ترانزيستور مقترن مباشر) ، مما يمكن أن يقلل بدرجة كبيرة من عدد المكونات.
تم إجراء المحاكاة في
Falstad ، هذا المحاكاة مناسب لأنه يوضح اتجاه التدفق الحالي في شكل "أضواء جارية". الملفات:
فقط الأفعى الكاملة وعلى
استعداد ALU .
بادئ ذي بدء ، سنقوم ببناء "ALU" مع وظيفة واحدة - أفعى كاملة. دعونا تقسيم المخطط إلى نصفين. تم تصميم الأول لإعداد إشارات المدخلات من أجل:
يمكن استخدام المفاتيح لضبط رقمين أحادي البت - A و B وإشارة النقل. من هذه ، تولد الدائرة أربع إشارات (الرابع هو نفس B ، مقلوب فقط).
النصف الثاني من الدائرة هو الأفعى نفسه:
إنه تطبيق الأفعى الكاملة الكلاسيكية. يوضح المخطط الهيكلي بالإضافة إلى ذلك توزيع الترانزستورات حسب العناصر المنطقية:
لتحويل كل هذا إلى ALU متعدد الوظائف ، نقوم أولاً بإعادة تشكيل المشكل الخاص بإشارة الدخل بحيث يتشكل بشكل مباشر ومقلوب ، ليس فقط قيمة B ، ولكن أيضًا قيمة A:
ولكن نظرًا لأن المؤلف يخطط لاستخدام ALU الخاص به كجزء من المعالج على مكونات منفصلة ، فقد لا تكون هناك حاجة إلى مثل هذا المشكل: ستكون هناك كلتا الكميتين بشكل مباشر ومقلوب. لذلك ، لا يتم تضمين الترانزستورات المشكل في عدد الترانزستورات ALU. نعم ، وبدون معالج ، يمكنك فقط أخذ رموز التبديل مع جهات اتصال متقاطعة. حسنًا ، الآن - بالفعل ALU:
أربعة مفاتيح يمكن تحديد الوظيفة التي يؤديها ALU. فقط 7 الأساسية مبينة أدناه:
حتى لا تكون ALU "كروية في فراغ" ، ولكن يمكنها استقبال إشارات من الخارج ، فيجب استبدال المفاتيح ب الترانزستورات. نظرًا لعدم وجود ترانزستور لفرض الصفر المنطقي على إدخال النقل عند اختيار الوظائف المنطقية ، فمن الضروري تطبيق الصفر يدويًا على هذا الإدخال في مثل هذه الحالات.
على الرغم من أن الشكل لا يعرض سوى 7 وظائف ، يمكنك تجربة كل 16 مجموعة من أوضاع التبديل. على وجه الخصوص ، سيتم الحصول على وظائف AND-NOT ، OR-NOT ، حصرية أو لا ، نقل الإشارة B خلال وعبر ، انعكاس الإشارة نفسها.
المحاكاة يمكن أن تجلب مفاجآت. هل تعلم أن الترانزستور ثنائي القطب يمكن أن يعمل عند المرور عبره في الاتجاه المعاكس؟ يحدث هذا مع بعض مجموعات من إشارات الإدخال. في مكبر للصوت التمثيلي ، يتم تقليل الكسب ، لكن الدوائر المنطقية تستمر في العمل بنفس الطريقة التي تعمل بها في الوضع العادي.
الجهد الكهربائي هو +5 فولت. في المحاكاة ، يتم اختيار ترانزستورات بنية NPN للتطبيقات العامة.
يتم الحصول على الأفعى من خلال النقل. إشارة النقل يجب أن تمر عبر الترانزستورات T8 و T9. إذا كان هذا بطيئًا جدًا ، يجب عليك أولاً التحقق من تأثير الدائرة المتصلة بانبعاث الترانزستور T8 على تشغيل الدائرة. يمكن أيضًا إجراء النقل بشكل أسرع إذا قمت بتنفيذه لمدة بتتين في نفس الوقت.
إذا كانت هناك حاجة فقط إلى الأفعى الكاملة ، فإن منطق ترانزستور الصمام الثنائي التقليدي (DTL) مناسب أيضًا. ما عليك سوى اثنين من الترانزستورات ، ولكن الثنائيات ... يمكنك استبدال هذه الترانزستورات مع المصابيح ، وتحصل على ما يسميه المؤلف DVTL - منطق أنبوب ديود فراغ.
الجزء العلوي من الدائرة يولد إشارة نقل مقلوبة. الثاني بحساب المبلغ المقلوب: AMOUNT = ((A أو B أو C in) و / C out). يمكن أيضًا تمثيل هذا التعبير كـ (A و B و C in).
الرسم التخطيطي للكتل كما يلي:
بإضافة بعض المكونات الإضافية ، يمكنك فرض صفر أو واحد على إدخال النقل. بعد ذلك ، ستتمكن الدائرة من تنفيذ العملية AND (إحداها عند مدخل النقل ، والصفر عند خرج النقل المقلوب) ، وكذلك OR (صفر عند دخل النقل ، واحدة في خرج النقل المقلوب).
لإرسال إشارة "مقلوب C o" إلى دخل "C في" الدائرة للبت القادم ، تحتاج إلى عاكس ترانزستور. أو يمكنك قبول القاعدة التي بموجبها يتغير المنطق المباشر والعكس بين البتات.
كل هذا يمكن تحويله إلى ALU صالح عن طريق حساب المقاومات وإضافة مكونات إضافية لتحسين "استجابة" الدائرة. يجب أن تحتوي الأجهزة المتصلة بالمدخلات على مفاتيح تغلقها على الأرض (لمدخلات الصمام الثنائي "AND") ، أو توصلها بالقدرة الإضافية (لمدخلات الصمام الثنائي "OR").
هذا هو مخطط بسيط للغاية ، فإنه لا ينفذ نقل سريع.