Combination Logic Circuits

รูปแบบของวงจรลอจิก วงจร logic แบ่งออกเป็น 2 ประเภท 1. วงจร combination เป็นวงจรที่สัญญาณออก (output) ขึ้นอยู่กับสัญญาณเข้า (input) ณ เวลานั้นๆ 2. วงจร sequential เป็นวงจรที่สัญญาณออกขึ้นอยู่กับ - สัญญาณเข้า ณ เวลานั้นๆ และ - สถานะของวงจรในขณะนั้น (หรือสัญญาณเข้าก่อนหน้า)

วงจร combination วงจรคอมบิเนชัน (Combination circuits) บางครั้งจะเรียกว่า วงจรเชิงจัดหมู่ เป็นวงจรที่ประกอบขึ้นด้วยลอจิกเกตต่าง ๆ การสร้างวงจรก็คือ การนำเอาเกตต่าง ๆ มาต่อกันเป็นวงจรเพื่อให้วงจรสามารถทำงานได้ตามที่เราต้องการ การทำงานจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของเกตและสัญญาณอินพุทที่ป้อนเข้า โดยแสดงออกทางเอาท์พุตของวงจร

วงจร combination โดยปกติวงจรคอมบิเนชันจะออกแบบเป็นวงจรลอจิกเฉพาะอย่าง และผลิตออกมาใช้งานเป็นวงจรสำเร็จรูปหรือไอซีระดับ SSI และ MSI small-scale integration (SSI) <12 gates/chip (Transistor) medium-scale integration (MSI) 12 - 99 gates/chip (Transistor) ได้แก่ วงจรมัลติเพล็กเซอร์ ดีวงจรมัลติเพล็กเซอร์ วงจรสร้างและตรวจสอบพาริตี้ วงจรถอดรหัส วงจรเข้ารหัส วงจรเปรียบเทียบ และวงจรบวก เป็นต้น แต่ถ้าต้องการวงจรคอมบิเนชันที่แตกต่างก็สามารถที่จะออกแบบได้ตามวัตถุประสงค์ที่ต้องการ

รูปแบบของวงจร combination AND-OR configuration ได้จากสมการรูป SOP NAND configuration OR-AND configuration ได้จากสมการรูป POS NOR configuration

AND-OR configuration ได้จากสมการรูป SOP ตัวอย่าง หมายเหตุ เนื่องจากไม่มีไอซี ออร์เกต ชนิด 4 อินพุต ผลิตออกมาใช้งาน

NAND configuration ตัวอย่าง

OR-AND configuration ได้จากสมการรูป POS ตัวอย่าง หมายเหตุ เนื่องจากไม่มีไอซี ออร์เกต ชนิด 3 อินพุต TTL

NOR configuration ตัวอย่าง

การออกแบบวงจรคอมบิเนชัน สรุปขั้นตอนต่าง ๆ ได้ดังนี้ ขั้นที่ 1 วิเคราะห์สิ่งที่ต้องการหรือปัญหาจากโจทย์ ขั้นที่ 2 สร้างตารางความจริง ขั้นที่ 3 เขียนสมการบูลลีน ขั้นที่ 4 ลดรูปสมการ ขั้นที่ 5 เขียนวงจรลอจิกและปรับปรุงวงจร ขั้นที่ 6 สร้างและทดสอบวงจร

ตัวอย่างการออกแบบวงจรลอจิก สมมติว่าต้องการจะสร้างวงจรควบคุมเครื่องจักรในโรงงานแห่งหนึ่ง โดยมีเงื่อนไข ดังนี้ เครื่องจักรจะหยุดทำงานเมื่อตัวเซ็นเซอร์ 2 ใน 3 ตัว หรือทั้ง 3 ตัว มีค่าลอจิกเป็น HIGH ให้ออกแบบวงจรเซนเซอร์ ที่จะใช้ควบคุมเครื่องจักร

ตัวอย่างการออกแบบวงจรลอจิก ขั้นตอนของการออกแบบวงจรมีดังต่อไปนี้ ขั้นที่ 1 วิเคราะห์สิ่งที่ต้องการหรือปัญหาจากโจทย์ อินพุต : คือ ตัวเซ็นเซอร์ 3 ตัว กำหนดให้เป็นตัวแปร A, B และ C เอาท์พุต : กำหนดให้ค่าเอาท์พุตเป็น HIGH เครื่องจักรจะหยุดทำงาน และให้เอาท์พุตเป็นตัวแปร S เงื่อนไข : เอาท์พุตเป็น HIGH เมื่อ อินพุต 2 ใน 3 ตัว หรือ ทั้งหมดมีค่าลอจิกเป็น HIGH

ตัวอย่างการออกแบบวงจรลอจิก ขั้นที่ 2 สร้างตารางความจริง สร้างตารางความจริงตามเงื่อนไขที่โจทย์ต้องการพร้อมทั้งกำหนดมินเทอมหรือ อาจจะกำหนดเป็นแมกซ์เทอมก็ได้ สำหรับตัวอย่างนี้จะกำหนดเป็นมินเทอม จึง จะต้องพิจารณาเอาท์พุตที่มีค่าลอจิกเป็น 1 ในตารางความจริง ดังนั้นจะได้เทอม ของการคูณ ที่ทำให้เอาท์พุต S มีค่าลอจิกเป็น 1 จำนวน 4 เทอม ดังนี้

ตัวอย่างการออกแบบวงจรลอจิก ขั้นที่ 2 สร้างตารางความจริง

ตัวอย่างการออกแบบวงจรลอจิก ขั้นที่ 3 เขียนสมการบูลลีน ปกติจะเขียนสมการได้ 2 รูปแบบ ซึ่งเป็นรูปแบบมาตรฐาน คือ แบบผลบวก ของผลคูณ (SOP) หรือแบบผลคูณของผลบวก (POS) แต่ในตัวอย่างนี้จะใช้ สมการรูปแบบ SOP อย่างเดียว ดังนี้

ตัวอย่างการออกแบบวงจรลอจิก ขั้นที่ 4 ลดรูปสมการ การลดรูปสมการเป็นการทำให้จำนวนตัวแปรในสมการลดน้อยลง เพื่อ ประหยัดเกตที่ใช้ต่อวงจร ทำให้วงจรง่าย ไม่ซับซ้อน และไม่เสียเวลาใน การสร้างวงจร

ตัวอย่างการออกแบบวงจรลอจิก ขั้นที่ 5 เขียนวงจรลอจิกและปรับปรุงวงจร จากสมการที่ลดรูปแล้ว เป็นสมการผลบวกของผลคูณหรือ SOP ประกอบด้วย การคูณทางลอจิก (หรือ AND) 3 เทอม จะต้องใช้แอนด์เกต 2 อินพุต 3 ตัวและ นำผลคูณทั้ง 3 มาบวกกันทางลอจิก (หรือ OR) จะต้องใช้ออร์เกต 3 อินพุต1 ตัว s

ตัวอย่างการออกแบบวงจรลอจิก ขั้นที่ 5 เขียนวงจรลอจิกและปรับปรุงวงจร การปรับปรุงวงจรเป็นการทำให้วงจรดูง่าย หาเกตต่าง ๆ ได้ง่าย จากตัวอย่าง วงจรที่ผ่านมา ไอซีทีทีแอล ออร์เกต ชนิด 3 อินพุต ไม่สามารถหาไอซีชนิด นี้ได้นอกจากจะดัดแปลงจาก ออร์เกต 2 อินพุต ดังนั้นจึงปรับปรุงวงจรจาก วงจร AND – OR เป็นวงจร NAND – NAND S

ตัวอย่างการออกแบบวงจรลอจิก ขั้นที่ 6 การสร้างและทดสอบวงจร เป็นการสร้างวงจรตามวงจรที่ได้ออกแบบไว้พร้อมทั้งทดสอบเงื่อนไขต่าง ๆ ตามตารางความจริงทุกเงื่อนไข ว่าถูกต้อง จึงจะนำไปใช้งานจริง