Digitalna elektronska kola Flashcards
- Napisati definiciju i osobine digitalnih elektronskih kola.
Digitalna elektronska kola predstavljaju kola u kojima naponi čvorova imaju diskretne, binarne vrednosti koje se
interpretiraju kao logička stanja: naponski nivo u blizini referentne vrednosti se obično interpretira kao logička 0, a
nivo čija je vrednost približna naponu napajanja kao logička 1. Signali koje obrađuju digitalna kola su digitalni signali.
- Objasniti šta su logička ćelija, tip logičke ćelije i familija logičke ćelije.
Najmanji deo digitalnog kola koji obavlja jednu logičku funkciju se naziva elementarno logičko kolo ili logička ćelija
(logic gate).
- Navesti osnovne osobine i karakteristike CMOS tehnologije.
Complementary Metal Oxide Semiconductor – CMOS je najzastupljenija tehnologija izrade digitalnih integrisanih
kola. • CMOS koristi komplementarne i simetrične parove tranzistora. Na istoj poluprovodničkoj osnovi su realizovani
N- i P-kanalni (N-MOS i P-MOS) tranzistori. • Osim digitalnih integrisanih kola (mikroprocesora, mikrokontrolera,
memorijskih čipova), CMOS tehnologija se koristi za izradu analognih integrisanih kola poput senzora slike (CMOS
senzori), A/D i D/A konvertora, visokofrekventnih kola (RF CMOS) i primopredajnika visokog stepena integracije za
bežične telekomunikacije. Dve važne karakteristike kola izrađenih u CMOS tehnologiji su velika otpornost na šumove
i mala statička potrošnja energije. • Budući da je jedan tranzistor u CMOS paru uvek u režimu zakočenja, redna veza
tranzistora samo u kratkom prelaznom režimu troši energiju tokom prebacivanja između stanja. Zbog toga CMOS kola
imaju malu disipaciju u poređenju sa logičkim kolima drugih familija, poput NMOS ili bipolarnih (TTL) kola, kod
kojih postoji konstantna struja (samim tim i potrošnja) i kada kolo ne menja stanje. • Ove karakteristike omogućavaju
velike stepene integracije (VLSI/ULSI) kola u CMOS tehnologiji. Prvenstveno iz ovog razloga CMOS je postao
najčešće korišćena tehnologija koja se primenjuje u VLSI/ULSI čipovima.
- Objasniti šta je potpuni skup logičkih operacija (funkcija) i navesti primere.
Bilo koja logička funkcija se može realizovati pomoću elementarnih logičkih operacija. Pored negacije (NOT), u
elementarne logičke operacije spadaju i I (AND), ILI (OR), ISKLJUČIVO ILI (XOR), NI (NAND) i NILI (NOR)
operacije.
• Skup elementarnih logičkih operacija, kojima se može realizovati svaka logička funkcija je potpuni skup logičkih
operacija.
- Objasniti šta su univerzalne logičke operacije (funkcije).
Operacije NOR i NAND su univerzalne logičke operacije, koje same čine potpuni skup.
- Objasniti postupke logičke sinteze digitalnog kola
Logička sinteza je proces kojim se apstraktna specifikacija željenog ponašanja kola, implementira kao logičko kolo
sastavljeno od elementarnih logičkih funkcija. • Više različitih logičkih kola mogu odgovarati specificiranoj funkciji.
Kolo sa najmanjim brojem elemenata se dobija postupkom minimizacije. • Postoji veliki broj metoda za minimizaciju
logičke funkcije, najpoznatiji klasični metodi su metod Karnoovih (Karnaugh) mapa i KvajnMeklaskijev (Quine–
McCluskey) algoritam. • Kompleksnost klasičnih postupaka minimizacije raste sa brojem argumenata logičke funkcije,
tako da se složenija kola projektuju hijerarhijski.
- Objasniti osobine sekvencijalnih digitalnih kola.
Sekvencijalna logička kola se koriste za realizaciju hardverskih konačnih automata (Finite State Machines – FSM,
sistema koji imaju konačan broj stanja i formalno definisane uslove prelaza iz jednog stanja u drugo), koji predstavljaju
osnovu svakog složenog digitalnog sistema.
- Objasniti razliku između sinhronih i asinhronih sekvencijalnih digitalnih kola.
Sekvencijalna kola mogu biti asinhrona i sinhrona. Asinhrona kola mogu menjati stanje u bilo kom trenutku kada dođe
do promene nivoa signala na ulazu, dok je kod sinhronih kola to moguće samo u određenim vremenskim intervalima
koje određuje promena nivoa posebnog signala, koji se naziva takt (clock)
- Objasniti osobine i načine okidanja flip-flop kola.
Flip-flopovi su sinhrona sekvencijalna kola kod kojih je promena stanja moguća u samo određenim vremenskim
trenucima, prilikom promene logičkog nivoa taktnog signala. • Razlikuju se dve vrste flip-flopova: flip-flopovi sa
impulsnim okidanjem (Master-Slave, MS) i flip-flopovi sa ivičnim okidanjem. • MS flip-flopovi se okidaju impulsom
taktnog signala (clock) koji, u zavisnosti od realizacije kola, može biti na nivou logičke jedinice ili nivou logičke nule.
Prilikom okidanja MS flip-flopa impulsom, nivoi signala na ulazu određuju novo stanje kola, koje se uspostavlja
sinhrono sa zadnjom ivicom impulsa (opadajuća ivica taktnog signala kod impulsa na nivou logičke jedinice, odnosno
rastuća ivica taktnog signala kod impulsa na nivou logičke nule). • Flip-flopovi sa ivičnim okidanjem se okidaju
sinhrono sa jednom od ivica taktnog signala – aktivnom ivicom, koja može biti rastuća ili opadajuća. Novo stanje flipflopa, određeno logičkim nivoima signala na ulazima kola, se uspostavlja istovremeno sa pojavom aktivne ivice
impulsa takta.
