Последната актуализация на този раздел е от 2019 година.

3. УСЛОВНО ГРАФИЧНО ПРЕДСТАВЯНЕ

НА ГРАДИВНИТЕ ЕЛЕМЕНТИ

Всяко свое творение инженерът трябва да може да представя. За целта той трябва да познава и да използва законно приетите и публично обявени изразни средства, като например Българския Държавен Стандарт (БДС), ако иска да бъде разбиран. Създаването на всеки един стандарт е специфична дейност, която присъща на специално създадени организации, главните участници в които са представители на водещите производители. Като пример в това отношение можем да споменем IEEE и ACM – известни абревиатури, които читателят навярно познава.

Към елементите на цифровата техника се отнасят градивните елементи, възли и устройства, които реализират функционално пълна система от функции на алгебрата на логиката. Мнемоничният код с който може да се обозначи всеки такъв елемент е съставен от латинските букви DD (Digital Design ), DU (Digital Unit) или просто U (Unit).

Условните графични означения (УГО) на елементите на цифровите (логическите) технически средства според БДС се построяват във формата на правоъгълник. Контурните линии на графичните елементи са с по-голяма дебелина от тази на линиите, изобразяващи връзките им. Дебелината на всички видове линии се определя от Стандарта. В най-общ вид УГО може да съдържа едно основно поле, което се нарича функционално и едно или две допълнителни полета, които се наричат информационни. Информационните полета се разполагат по направление на две успоредни страни на правоъгълния елемент, както е показано на фигура 3.1. Тези полета могат да се разделят на зони с контурни линии, при което по-ясно се различават функциите на отделните зони и върху кои изводи те се разпростират.

Фиг. 3.1 Стандартизирано условно графично означение на логически елемент

Размерът на УГО по ширина зависи от наличието на допълнителните информационни полета и поставените в тях символи на мнемониката, с която се означават техните функции. Размерът на УГО по височина зависи от броя на изводите, от интервала между тях и от броя на редовете с текст в основното и в допълнителните полета. Основната стъпка, с която се формират размерите по стандарт е 2,5[мм]. Ширината на основното (функционалното) поле е не по-малка от 10[мм], на допълнителните - не по-малка от 5[мм]. При голям брой на символите в мнемоничните кодове тези размери се увеличават съответно. Разстоянието между изводите е 5[мм], а между крайния извод и страничната страна на УГО (или границата на зоната) е не по-малко от 2,5[мм]. При раздалечаване на групи от изводи (без зонова граница между тях) разстоянието между двата най-близки извода е не по-малко от 10[мм] и кратна на 5[мм].

Изводите на елементите се определят като:

· Входове и изходи;

· Двупосочни входове и изходи;

· Не пренасящи информация (за подключване на захранващите потенциали, за подключване на външни RC-вериги и пр.).

За да се разбира кой извод е вход и кой изход, Стандартът определя възможните посоки за разпространение на информацията както следва: за хоризонталното направление отляво надясно, а за вертикалното – отгоре надолу. По този начин изводите, подведени към лявата страна на УГО (вижте фигура3.1) следва да се разбират като входове, а тези, подведени към дясната страна на УГО – като изходи. При необходимост се разрешава УГО да се изобрази завъртяно на 90° по часовниковата стрелка, при което входовете ще бъдат разположени отгоре, а изходите – отдолу.

Функционалното предназначение на изобразявания елемент се изписва в горната част на основното поле на УГО. То е съставено от главни латински букви, цифри и специални знаци, но без празни символи (броят им не е ограничен). Мнемоничните кодове на най-често срещаните функции са представени в таблица 3.1 (в нея са включени още означения на елементи, не изпълняващи функции на алгебрата на логиката, но използувани в логическите схеми и условно отнесени към цифровите устройства, като например генератори, превключватели, набори от градивни елементи и т.н.). За означаване на моновибраторите, освен указания код G1, може да се употреби символ във вид на правоъгълен импулс с положителна полярност; за обозначаване на тригерите на Шмит може да се употреби символ, наподобяващ правоъгълна хистерезисна примка. Знакът звезда (*) се поставя пред обозначението на функция в случай, че всички изходи на елемента са нелогически, например когато се изобразява резисторен, транзисторен или диоден набор.

Обозначението на функцията на елемента може да бъде допълнено с неговата техническа характеристика. Например наборът от резистори със съпротивление 100[Ом] може да бъде означен така: *100 Ом; оперативна памет с обем 16[КВ] – RAM16K; оперативна динамична памет – DRAM; оперативна памет с последователен достъп със съхраняване на данните след отпадане на захранването – SAMS.

Ако е необходимо да бъде указана сложна функция, може да се използва комбинирано означение, съставено чрез мнемонични кодове от таблица 3.1. Например, двоичен брояч с вграден дешифратор може да се означи така: CT2DC; управление (СО) на памет (М) – чрез съчетанието СОМ; управление на записването – COWR; програмен брояч – PRGCT и т.н.

Таблица 3.1 Мнемонично означение на функционалности

Функция	Код	Източник на кода
Изчислител	CP	Computer
Изчислително устройство	CPU	Computer Unit
Процесор	P	Processor
Секция процесорна	PS	Processor Section
Памет	М	Memory
Оперативно запомнящо устройство (ОЗУ): - с произволен достъп: - с последователен достъп:	RAM SAM	Random Access Memory; Serial Asynchronous Memory.
Постоянна памет	ROM	Read Only Memory
ПЗУ с възможност за програмиране: - еднократно програмируемо: - многократно програмируемо:	PROM RPROM	Programmable Read Only Memory; Re-programmable ROM.
Управление	CO	Control
Пренос	CR	Carry
Заем	BR	Borrower
Прекъсване	INT	Interruption
Предаване	TF	Transfer
Приемане	RC	Reception
Вход/изход последователен	IOS	Input / Output Successive
Вход/изход паралелен	IOP	Input / Output Parallel
Аритметика	A	Arithmetic
Събиране, суматор	SM	Sum
Полусуматор	HSM	Half Sum
Изваждане	SUB	Subtraction
Умножение	MPL	Multiplication
Деление	DIV	Division
Логика	L	Logic
Логическо И	&	Logical “AND” (&), (“AND” gate)
Логическо ИЛИ	1	Logical “OR” (“OR” gate)
Монтажно И	& ◊	Assemblage “AND”
Монтажно ИЛИ	1 ◊	Assemblage “OR”
Не равнозначност	=1	Inequality (not EQ)
Повторител	1	Repetition
Регистър: - с общо предназначение; - изместващ надясно; - изместващ наляво; - изместващ в двете посоки	RG RG® RG¬ RG«	Register - Right Shift; - Left Shift; - Both Directions.
Брояч двоичен	CT2	Counter
Дешифратор	DC	Decoder
Шифратор	CD	Coder
Преобразовател	X/Y	Converter
Сравнение	= =	Comparison
Мултиплексор	MUX	Multiplexer
Демултиплексор	DMX	Demultiplexer
Мултиплексор-селектор	MS	Multiplexer-selector
Селектор	SL	Selector
Генератор: - с общо предназначение; - с непрекъснато следване на импулсите; - на единичен импулс; - на синусоидален сигнал	G GN G1 GSIN	Generator; Generator of Continuously Following; Generator of Single Impulse; Generator of Sinusoidal Impulse.
Тригер: - Latch, превключващ по ниво; едноетажен; - Многотактов, превключващ по ниво; - Master-slave, превкл. по ниво; двуетажен; - Edge, превключващ по фронт; двуетажен; - на Шмит	TL TT TMS TE TH	Trigger – Latch; Trigger / Trigger; Trigger Master-Slave; Trigger – Edge; Trigger – Schmitt.
Формировател общ - на логическа константа 0 - на логическа константа 1	F FL0 FL1	Form Interpretator - logical const 0; - logical const 1.
Закъснение	^׀——׀	^Delay
Усилване	^>
Повишаване на натоварването	^>>
Ключ	SW	Switch
Модулатор	MD	Modulator
Демодулатор	DM	Demodulator
Нелогически елементи - стабилизатор на напрежение; - резисторен набор; - диоден набор; - транзисторен набор; - индикаторен набор	*STU *R *D *T *H	Stabilizing Unit; Resistor Set; Diode Set; Transistor Set; Indicator Set.

Изводите на елементите се квалифицират като статически и динамически, при това могат да бъдат още прави или инверсни. На прав статически извод логическата (цифровата) променлива има стойност 1, ако сигналът на тази линия в активно състояние съответства на предварително приетото (кодираното) ниво 1, а на инверсен статически извод променливата има стойност 1, ако сигналът на тази линия в активно състояние съответства на предварително приетото (кодираното) ниво 0. На прав динамичен извод променливата има стойност 1, ако нивото на сигнала се променя от 0 на 1 (преден, нарастващ фронт), а на инверсен – ако нивото се променя от 1 на 0 (заден, спадащ фронт).

В зависимост от това, кога (във времето) логическите стойности се приемат за истинни върху всяка точка от логическите връзки, съществуват две системи:

а) Импулсна система на логическите сигнали (когато истинните логически стойности съществуват върху връзките в точно определени моменти от времето);

б) Потенциална система на логическите сигнали (когато истинните логически стойности съществуват върху връзките непрекъснато във времето).

Правите статически изводи се изобразяват чрез линии за връзка (пренасящи съответната стойност, която съществува във всяка една нейна точка, във всеки един момент от времето), които се присъединяват към контурната линия на основно или допълнително поле на УГО, без всякакви други знаци. На фигура 3.2 са показани: а) -прав статически вход; б) -прав статически изход. Логическата инверсия, която може да се осъществи като операция върху входната стойност или върху изходната стойност е прието да се изобразява с кръгче – рисунки в), д), ж), к) представляват входове, а рисунки г), е), и), л) представляват изходи.

Предпочитани са обикновено означенията, които се рисуват по-лесно, но най-често се срещат а), б), к), л), о) и с). Отличителна черта на динамичния извод е косата чертичка, стрелката или триъгълничето. Правите динамични входове се означават както е показано на фигура 3.2 - рисунки м), н), о) , а инверсните – както е показано на същата фигура - рисунки п), р), с). Изводи, които не носят логическа информация, се означават с кръстче, което се поставя във всяка точка на присъединителната линия, в непосредствена близост до УГО, както е показано на рисунки х) и ц), но се препоръчва означението, показано на рисунки у) и ф).

Ако е необходимо да се обозначи какъв е характерът на въздействието върху група изводи, указателят може да се постави не на линията към която са присъединени изводите, а на вътрешната линията, която формира допълнителното информационно поле, както е показано на последната рисунка ч) от фигура 3.2.

Фиг. 3.2. Условно графично означение на изводите на логически елементи

Предназначението на изводите се обозначава чрез мнемонични (символни) кодове в допълнителните информационни полета. Както и означаването на основните функции, те са съставени от латински букви, арабски цифри и специални знаци. Броят на символите в кода не е ограничен, ето защо, както вече беше казано, ширината на допълнителното поле се избира така, че в него да се поберат всички символи и на най-дългия мнемоничен код. Основният състав от мнемонични кодове, използвани за означаване на изводите в цифровите схеми е представен в таблица 3.2.

Таблица 3.2 Мнемонични кодове за изводи

Същност на извода	Код	Източник на кода
Установяване в състояние: - константа n; - константа 1; - константа 0; - в изходно (начално) състояние	Sn S R SR	Set “n”; Set; Reset; Set reset.
Разрешение за установяване на универсален JK-тригер в състояние: - 1 (единица); - 0 (нула).	J K	Jerk; Kill.
Вход за увеличение на съдържанието на елемента с числото n	+ n
Вход за намаление на съдържанието на елемента с числото n	- n
Двупосочен извод	«, Û
Адрес	A	Address
Адресация по координата Х: по координата Y:	X Y	Address X; Address Y.
По-голямо	>, GT	Great Than
По-голямо или равно	³, GE	Great or Equal
Равенство	=, EQ	Equal
По-малко	<, LT	Less Than
По-малко или равно	£, LE	Less or Equal
Бит	b	Bit
Байт	B	Byte
Флагов бит	FL	Flag
Сигнал “блокировка”	DE	Disable
Буфер	BF	Buffer
Готовност	RA	Ready
Данни	D	Data
Заем	BR	Borrower
Запис	WR	Write
Четене	RD	Read
Запитване	RQ	Request
Заемане	TR	Trapping
Край на изпълнението	END	End
Инструкция (команда)	INS	Instruction
Контрол	CH	Check
Маркер	MR	Marker
Начало	BG	Begin
Очакване	WI	Wait
Отговор	AN	Answer
Пренос	CR	Carry
Разпространение на преноса	CRP	Carry Spreading
Генериране на пренос	CPG	Carry Generating
Препълване	O,OF,V	Overflow
Повторение	RP	Repetition
Продължение	CN	Continuation
Приоритет	PR	Priority
Пуск	ST	Start
Разрешение	E	Enable
Разширение	EX	Extension
Регенерация	REF	Regeneration
Синхронизация	SYN	Synchronization
Тактов сигнал или строб	C	Clock
Младши	LSB	Low Significant Bit
Среден	ML	Middle
Старши	MSB	Most Significant Bit
Шина	BUS	Bus
Инверсия	INV	Inversion

Така наречените отворени изводи се обозначават с един от специалните символи: ромб (виж фигура 3.3, рисунка а) или кръг с четири лъча – рисунка б). Ако е необходимо да се укаже, че даденият извод е съединен с колектора на транзистор със структура p-n-p, или с емитера на транзистор със структура n-p-n, или със стока на р-канален полеви транзистор, или пък с изтока на n-канален прибор, то специалният символ се допълва с горна чертичка (рисунка в), а кръгчето със знак по-голямо (рисунка г).

Ромб с долна чертичка (рисунка д), или кръгче със знак по-малко (рисунка е) се отнасят за отворени изводи на електронни транзисторни елементи с противоположна на описаната вече полярност. Извод който е снабден с възможността да бъде установяван в състояние, имащо високо изходно съпротивление (висок импеданс или още Z-състояние), се означава с буква Z (рисунка и), или с диагонално зачеркнат ромб (рисунка ж).

Мнемоничните кодове на изводите със сложни функции се съставят от по-простите. Например, функция, която указва на запис в паметта се означава със съчетанието WRM; функция разрешение за запис – EWR и други подобни. Като обозначаващи функциите на изводите могат да бъдат използувани и кодовете от таблица 3.1.

Фиг. 3.3. Условно графично означение на отворени изводи на логически елементи

Логическите елементи с отворени изходи се произвеждат с цел лесното изграждане на така наречената монтажната логика. Последната представлява свързване на отворените изходи на няколко елемента в една обща точка. За окончателно привеждане в работоспособно състояние на така свързаните изходи е необходимо включване на допълнителни електронни елементи и захранващи потенциали, чието оразмеряване е в зависимост от типа на свързаните в обща точка изходи и натоварването на общата точка със съответния тип и брой входове на други логически елементи. Монтажната логика включва изводите влизащи в общата точка, изводите излизащи от общата точка и допълнително подключените към общата точка електронни елементи. Така определената съвкупност реализира логическа функция, чиито аргументи са логическите стойности, постъпващи в общата точка от изходите на обединените елементи. В принципните логически схеми логическата функция, която реализира монтажната логика се изобразява условно със същите графични означения, с които се изобразяват и реално съществуващите логически елементи. Монтажната логика (“монтажно И”; “монтажно ИЛИ”) се нарича още “елемент DOT”, който в принципните електрически схеми се изобразява като обща точка (или още като “късо съединение”) заедно с допълнителните електронни елементи, които го реализират.

За номериране на разрядите в групи от изводи към мнемоничните кодове се добавят цифри, показващи поредният им номер в групата. Например, входове, означени с D0, D1, D2 и т.н. имат съответния номер в поредицата – 0, 1, 2 или следващ. Ако при това номерът на извода се свързва пряко с теглото на позицията, която заема в групата, то с него може да бъде свързано числото qⁿ, където с q е означена основата на приетата бройна система, а с n – номера на позицията. Когато се има предвид двоичната бройна система, редът от числа е 1, 2, 4, 8, 16, 32 и т.н. Тогава четвъртият разряд може да бъде означен и така D8, а петият – D16. Ако е необходимо специално да бъде указано, че числото трябва да се разбира като номер на позицията, а не като нейно тегло, това се означава с вертикална стрелка: например D5 ще съответства на D16.

Изводите на елементите могат да бъдат логически равнозначни, т.е. взаимозаменяеми без изменение на функцията на елемента, но могат да бъдат и неравнозначни. Ако всички изводи са равнозначни и техните функции еднозначно определят функцията на елемента, УГО се изобразява без допълнителни информационни полета, а изводите се подреждат на еднакво разстояние един от друг (виж фигура 3.4, рисунка а).

Фиг. 3.4. Условно графично означение на функциите на изводите

Логически равнозначните изводи могат да бъдат обединявани графично в една група, като им се присвои мнемоничен код, който означава тяхната взаимовръзка в групата, или тяхното функционално предназначение, или и двете едновременно. Такъв мнемоничен код се помества на нивото на условно считания за първи в групата извод (в смисъла на определените от стандарта посоки) (виж рисунки а, б, в, г от фигура 3.4). Знакът & в допълнителното поле на рисунка б) означава, че всичките три входа са обединени от логическата функция И, а знакът R в допълнителното поле на рисунка в) означава, че логическият елемент може да бъде “ресетиран” (Reset) чрез подаване на единица на всеки един от входовете или едновременно на няколко от тях. Условните графични означения на функциите на входовете от рисунките в1) и в2) са еквивалентни. Установяване на елемента в същото състояние според символиката в рисунка г) - &R, се постига само ако и на трите входа едновременно се подава активната логическа стойност, тъй като те са обединени от логическата функция И.

Ако няколко съседни мнемонични кода съдържат част, която отразява една и съща функция (например функцията Х в кодовете на изводите от рисунка д), то тази част може да бъде изнесена в една групова мнемоника, като бъде разположена над групата от функции, както е показано на рисунка е). Групите от кодове и изводи се обособяват или чрез увеличаване на интервала между тях (със стъпка кратна на 5[мм]) – рисунка ж), или чрез въвеждане на зонови граници.

Ако няколко групови кода съдържат обща част (рисунка ж), тя може да бъде отделена като код с по-силно влияние и да бъде поместен над групите, като се отдели с интервал, както показва рисунка и). Групите изводи, отнасящи се към този код, задължително се помества в една зона на допълнителното информационно поле.

Двупосочните изводи (те имат функцията да бъдат както приемници, така и източници на информация) се означават с двупосочна стрелка или със съчетанието “< >” (фиг. 3.4 рисунки к, л). При това, кодовете на входните функции се разполагат над този символ, а изходните – под него.

В случай, когато изводът на елемента има няколко функции и (или) взаимовръзки, същите се означават със съответните им кодове, които се разполагат един под друг, както е показано на рисунка м). При необходимост срещу всеки код (на външната контурна линия на допълнителното поле) се поставят указатели, определящи условието за изпълнение на функцията, означена със съответния код. Като пример на фигура 3.4 рисунка н) е показан извод, на който сигнал с ниво 1 изпълнява функция СА1, ако нивото е 0 – функция СА2. В случая, когато сигналът се превключва от ниво 0 към ниво 1, т.е. при преден фронт се изпълнява функция СА3, а когато сигналът се превключва обратно – функция СА4.

Към изводите, не носещи логическа информация, се отнасят изводите за захранване, изводи на електроди на транзистори, на външни време-задаващи RC вериги и други подобни.

Изводите за захранване в общия случай се означават с латинската буква U. Ако захранващите напрежения са няколко, те се номерират условно (например U1, U2, U3 и т.н.). Вместо с код, захранващото напрежение може да се укаже със своя знак и номинал (например +5V, 0V, -12V и т.н.). Изводите на транзисторите - на колектора, емитера и базата, се означават съответно с буквите К,Е,В, при което, ако емитерът е на структура p-n-p, вдясно от буквата Е се поставя знак “>” (Е>) или стрелка надясно (Е®), ако структурата е n-p-n, след буквата Е се поставя знак “<” (Е<) или стрелка наляво (Е¬).

Изводът за подключване на резистор се означава в допълнителното поле с буква R, на кондензатор – с буква С, на индуктивна бобина – с буква L, на кварцов резонатор – с буквите BQ.

Примерни УГО на логически елементи са представени на фигура 3.5.

Под позиционното означение DD1 е изобразена двувходова логическа схема И-НЕ, чийто изход е с отворен колектор, на транзистор със структура n-p-n.

Следващият елемент DD2 представлява тривходова логическа схема ИЛИ-НЕ, чийто изход е с отворен емитер. Елементът DD3 представя логическа схема, реализираща елементарната логическа функция “неравнозначност”, която често се нарича още “изключващо ИЛИ”. Елементът с условното графично означение DD4 има две групи от по два входа обединени с функцията ИЛИ, а знакът & в основното поле показва, че обединяваща за тези две групи е функцията И, резултатът от която се подлага в края на логическо отрицание, т.е. изобразеният елемент е от тип ИЛИ-И-НЕ.

Фиг. 3.5. Условни графични означения на логически елементи

УГО, означено с DD5 съдържа в основното функционално поле изображението на единичен положителен правоъгълен импулс, от което следва да се разбира, че е представен едновибратор. Според таблица 3.1, основната функция на този елемент може да бъде означена и така: G1. Изобразеният едновибратор има два стартиращи входа (прав и инверсен), които са обединени с функцията И. Входовете са динамични, т.е. стартирането става по причина на съответния фронт, което е означено чрез косата чертичка върху вътрешната контурна линия на допълнителното поле. Зоната на стартовите входове е отделена със зонова граница от зоната на нулиращия вход R. Елемента има два изхода прав и инверсен, издаващи резултата от основната функция паралелно, т.е. с двете й фази едновременно. Време-константата на едновибратора се определя от стойностите на RC-елементите, за чието подключване са предназначени входовете C и RC, отбелязани като нелогически с кръстче.

Следващият раздел е:

3.1. ТРИГЕРИ – Latch, Master-Slave, Edge – логически структури и функциониране