Nakreslete Karnaughovu mapu pro funkce , a , které jsou dány pravdivostní tabulkou (tab. 10). Minimalizujte zápis těchto funkcí s využitím a) Karnaughovy mapy, b) Booleovy algebry. Poté nakreslete schéma části logického obvodu, která odpovídá dané logické funkci.
Číslo řádku |
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
2 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
X |
3 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
4 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
5 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
6 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
7 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
tab. 10
Karnaughova mapa pro funkci je zobrazena v tab. 11 a je zřejmé, že obsahuje tři podmapy. Můžeme tedy psát: . Tuto funkci již dále není možné dále zjednodušit. Před sestavením schématu logického obvodu vytvořeného pomocí hradel NAND upravíme logickou funkci do tvaru . Schéma je zobrazeno na obr. 33.
tab. 11
S využitím Booleovy algebry lze z tab. 10 vypsat součet jednotlivých mintermů: a tento předpis dále upravit:
, což je identický výraz s výrazem, který jsme získali na základě Karnaughovy mapy.
Obr. 33 |
Karnaughova mapa pro funkci je zobrazena v tab. 12 a je složena ze dvou podmap. Můžeme tedy psát: . Pro vytvoření schématu logického obvodu pomocí hradel NAND tento předpis upravíme do tvaru: . Schéma obvodu je zobrazeno na obr. 34.
S využitím Booleovy algebry lze psát: , což lze dále upravit. Postupně tedy dostáváme: . Další zjednodušování pomocí Booleovy algebry by bylo technicky náročné. Kdybychom neměly k dispozici Karnaughovu mapu této funkce, použili bychom pro sestavení schématu tento tvar logické funkce. Výhody Karnaughových map se tedy začínají projevovat.
tab. 12
Obr. 34 |
Karnaughova mapa pro funkci je zobrazena v tab. 13 a je složena ze dvou podmap. V jedné z nich je zahrnuta i neurčitá funkční hodnota funkce , kterou lze v tomto případě považovat za jedničku. Tím se Karnaughova mapa zjednoduší a zjednoduší se i součtový tvar zápisu funkce: . Pro sestrojení schématu logického obvodu (viz obr. 35) pomocí hradel NAND funkci ještě upravíme:
tab. 13
Obr. 35 |
Na základě Booleovy algebry lze pro funkci psát:
.
Tento tvar funkce je jiný ve srovnání s tvarem získaným na základě Karnaughovy mapy. Příčinou je skutečnost, že jsme při minimalizaci funkce pomocí zákonů Booleovy algebry nezahrnuli řádek číslo 2 z tab. 10, tj. neurčitý stav funkce . Postup minimalizace funkce pomocí Karnaughovy mapy je méně pracný a výsledný součtový tvar funkce je jednodušší. A přitom lze tento tvar použít při dalším zpracování digitálních obvodů. Je v něm sice zahrnut i „problémový“ stav, ale tento stav v praxi nenastává - buď je obvod jištěn dalšími prvky a nebo se prostě do daného stavu (odpovídajícímu dané kombinaci vstupních proměnných) obvod nemůže nikdy dostat.