Approccio all'elettronica digitale

[Blume.]

Per chi fosse interessato all'elettronica digitale, qui trova i primi cenni alla stessa.

http://www.ge.infn.it/~fontanel/dispense.pdf

 

[Hacker91]

Grazie Blume, Appena ho tempo vado subito a stamparlo, e proprio quello che cercavo per ripassare e riprendere tutto quello che ho studiato a scuola, dato che i libri di testo che avevo non li trovo più e dato che mi trovo in Germania non è facile acquistarli se non su Internet. :thanks:

 

[freeman77]

lol Le mappe di Karnaugh ! oramai sono vecchi ricordi :chupachup

 

[Utente 16812]

Innanzitutto è importante distinguere tra reti digitali combinatorie, che non hanno memoria, in cui lo stato logico dell'uscita, in un certo istante, dipende solo dallo stato logico degli ingressi nello stesso istante, e reti digitali sequenziali, in cui i valori delle uscite dipendono non solo dai valori d'ingresso attuali ma anche da quelli passati :sisi:
E' importante perché prima di procedere all'analisi di una rete digitale, ossia a quella procedura che dalla rete logica porta alla relativa tabella di verità (truth-table) mediante la sua funzione di commutazione, ci si deve assicurare che effettivamente sia di tipo combinatorio, per cui essa non dovrà contenere elementi di memoria (come flip-flop, latch, ecc.) né dovranno esserci anelli di retroazione (feedback) che collegano l'uscita di una porta logica con l'ingresso di porte (gate) di livello inferiore :sisilui:
Premesso quanto sopra, una rete combinatoria viene descritta dalla relazione esistente tra gli ingressi e l'uscita; tale relazione si articola in quattro forme equivalenti: 1) se ne può dare, ad esempio, una descrizione a parole, chiamata "proposizione logica", che altro non è che una frase che può essere solo vera o falsa (ad es. "l'interruttore è aperto"); 2) la si può rappresentare mediante una tabella di verità a due colonne separate (in quella di sinistra si riportano tutte le combinazioni delle variabili d'ingresso e in quella di destra i valori corrispondenti della variabile d'uscita); 3) se ne può dare una rappresentazione algebrica, detta "funzione di commutazione", che lega l'uscita con gli ingressi; 4) se ne può disegnare lo schema elettrico, sotto forma di circuito a porte logiche (rete logica) collegate tra loro.
Ora, per poter affrontare la SINTESI di una rete combinatoria occorre conoscere tutte quelle tecniche che consentono di passare dalla proposizione logica, ossia dalle specifiche richieste dal committente, alla rete logica che costituisce lo schema elettronico del circuito digitale.
Il procedimento inverso di quello di SINTESI si chiama ANALISI e consiste nel partire dalla rete logica e nell'arrivare alla compilazione della relativa tabella di verità, passando per la sua funzione di commutazione.
Per concludere, una rete combinatoria andrà "ottimizzata", cioè andranno ricercate le caratteristiche migliori, a parità di funzione svolta, rispetto a determinati parametri: ad esempio, in base al costo (utilizzando la sola porta universale NAND in modo da sfruttare al meglio i circuiti integrati) oppure in base alla velocità, utilizzando famiglie logiche CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) anziché TTL (Transistor-transistor logic) e così via.
In linea generale si dovranno ridurre i livelli della rete (minor numero di porte logiche) e il numero di chip integrati, scegliendo quelli appartenenti a famiglie logiche adatte allo scopo prefissato (costi, consumi, ecc.).
Buona lettura ;)

 

[Utente 16812]

SINTESI DI UNA RETE COMBINATORIA
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Supponiamo di voler progettare un circuito digitale che ha due ingressi A e B ed una uscita Y che sotto l'azione di un segnale di controllo C in ingresso permette di portare in uscita A oppure B.
Ad esempio, possiamo stabilire che quando C=0 è il segnale B a passare in uscita mentre quando C=1 è il segnale A a passare in uscita:



La tabella di verità della rete combinatoria è la seguente:



La funzione logica, e quindi la rete che la soddisfa, si può esprimere mediante la 1^ forma canonica, cioè sommando i mintermini in corrispondenza dei quali l'uscita vale "1" (si chiama anche somma di prodotti logici S.P. o sintesi AND-OR).
Per mintermine si intende il prodotto logico delle variabili in ingresso prese in forma naturale o complementate a seconda se la variabile in ingresso compare come "1" o "0" rispettivamente.
Minimizzando la funzione logica canonica mediante i teoremi dell'algebra di Boole (si può utilizzare anche la tecnica grafica delle mappe di Karnaugh), si ottiene:



La rete combinatoria, in logica A.O.I. (AND-OR-INVERTER), è dunque:



Grazie a tutti, se avete domande chiedete pure ;)

- - - Updated - - -

ANALISI DI UNA RETE COMBINATORIA
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Vediamo ora un esempio di analisi di una rete logica :)
Vogliamo analizzare il comportamento del seguente circuito a porte NAND:



Sappiamo che, a partire dalla rete, si devono scrivere le funzioni di commutazione all'uscita di tutte le porte logiche di livello 1 (in questo caso la prima porta NAND a cui sono applicati i segnali di ingresso A e B) e poi si prosegue con quelle di 2° livello (le due porte NAND centrali) e così via, fino all'uscita.
Dalle funzioni di commutazione, eventualmente semplificate coi teoremi dell'algebra di Boole, si compila la tabella di verità e si descrive il funzionamento del circuito.
Nel nostro esempio conviene, attribuendo ad A e a B tutte le possibili combinazioni (sono quattro), ricavare i valori delle variabili intermedie C, D, E, e quindi i valori dell'uscita Y.
Avremo dunque:



La tabella di verità complessiva è:



Dalla tabella di verità si nota che l'uscita Y si porta allo stato logico 1 se gli ingressi A e B sono diversi tra loro.
Pertanto il circuito digitale dell'esempio, noto come circuito di "anticoincidenza", svolge la funzione della porta XOR (OR-esclusivo).
A presto e grazie :ciaociao:

 

[Blume.]

@gronag

Ma scrivi col rapido:)

 

[SapphireHunter]

L'elettronica, assieme all'informatica, alla matematica e alla fisica mi hanno sempre affascinato...
Tuttavia non so nulla (almeno per le altre cose qualcosina so), e per me quel testo è troppo complicato, fin troppo arabo! :lol:
Qualcosa di più semplice per un deficiente come me? Grazie mille!

P.S. Egregio signor Blume(rs :P ) sono rimasto affascinato dai suoi post e dalle sue discussioni! Mi faccia suo discepolo aprendomi le porte della Sacra Conoscenza dell'Elettronica! :inchino:

Ho già intenzione di comprare breadboard (tral'altro ho trovato una 400 fori a 2 euro) e relativi cavetti, ma non so come orientarmi per il resto (Arduino? Raspy?).

 

[Blume.]

L'elettronica, assieme all'informatica, alla matematica e alla fisica mi hanno sempre affascinato...
Tuttavia non so nulla (almeno per le altre cose qualcosina so), e per me quel testo è troppo complicato, fin troppo arabo! :lol:
Qualcosa di più semplice per un deficiente come me? Grazie mille!

P.S. Egregio signor Blume(rs :P ) sono rimasto affascinato dai suoi post e dalle sue discussioni! Mi faccia suo discepolo aprendomi le porte della Sacra Conoscenza dell'Elettronica! :inchino:

Ho già intenzione di comprare breadboard (tral'altro ho trovato una 400 fori a 2 euro) e relativi cavetti, ma non so come orientarmi per il resto (Arduino? Raspy?).

:D

 

[Utente 16812]

L'elettronica, assieme all'informatica, alla matematica e alla fisica mi hanno sempre affascinato...
Tuttavia non so nulla (almeno per le altre cose qualcosina so), e per me quel testo è troppo complicato, fin troppo arabo! :lol:
Qualcosa di più semplice per un deficiente come me? Grazie mille!

P.S. Egregio signor Blume(rs :P ) sono rimasto affascinato dai suoi post e dalle sue discussioni! Mi faccia suo discepolo aprendomi le porte della Sacra Conoscenza dell'Elettronica! :inchino:

Ho già intenzione di comprare breadboard (tral'altro ho trovato una 400 fori a 2 euro) e relativi cavetti, ma non so come orientarmi per il resto (Arduino? Raspy?).

La dispensa linkata da @Blume è incompleta ma illustra la materia in modo chiaro e semplice :sisi:
Di solito nell'elettronica digitale (sarebbe meglio chiamarla "Cibernetica", come la studiai io più di 30 anni fa) si parte dalle studio di base dei sistemi di numerazione (binario, ottale, esadecimale, ecc.), dei codici (BCD, Gray, ASCII, ecc.) e dell'algebra booleana, per poi passare all'analisi delle reti combinatorie e sequenziali, fino a giungere ad affrontare le tecniche di progettazione delle memorie, dei convertitori DAC (digitali-analogici) e ADC (analogico-digitali) e dei microprocessori :sisilui:
Per quanto riguarda, in particolare, lo studio delle famiglie logiche, bipolari e unipolari, è necessario avere le conoscenze di base dell'elettronica dei dispositivi bipolari e unipolari (BJT, JFET e MOSFET):
http://www.dieet.unipa.it/mosca/Elettronica/Capitolo 13.pdf :sisilui:
A presto :ciaociao:

P.S. Leggi anche i miei articoli a partire dal post #4 :D

 

[Blume.]

La dispensa linkata da @Blume è incompleta ma illustra la materia in modo chiaro e semplice :sisi:
Di solito nell'elettronica digitale (sarebbe meglio chiamarla "Cibernetica", come la studiai io più di 30 anni fa) si parte dalle studio di base dei sistemi di numerazione (binario, ottale, esadecimale, ecc.), dei codici (BCD, Gray, ASCII, ecc.) e dell'algebra booleana, per poi passare all'analisi delle reti combinatorie e sequenziali, fino a giungere ad affrontare le tecniche di progettazione delle memorie, dei convertitori DAC (digitali-analogici) e ADC (analogico-digitali) e dei microprocessori :sisilui:
Per quanto riguarda, in particolare, lo studio delle famiglie logiche, bipolari e unipolari, è necessario avere le conoscenze di base dell'elettronica dei dispositivi bipolari e unipolari (BJT, JFET e MOSFET):
http://www.dieet.unipa.it/mosca/Elettronica/Capitolo 13.pdf :sisilui:
A presto :ciaociao:

P.S. Leggi anche i miei articoli a partire dal post #4 :D

Io leggo sempre con piacere l'amico gronag, una fonte, da dove poter sempre attingere...:ok: