fon3

Функции логических элементов: графики, таблицы истинности, аналоги.

Микросхемы делятся, в зависимости от типа входного сигнала и его обработки, на два вида: аналоговые и цифровые микросхемы.

gr1

Аналоговый сигнал еще называют естественным. Он непрерывно по времени изменяет амплитуду, частоту или фазу, и естественным образом отображает речь, музыку, изображение.

Цифровой сигнал - искусственный. Это цифровые импульсы с амплитудой определенного значения и которые воспроизводятся при помощи единиц и нулей по двоичной системе.

Основой многих цифровых микросхем являются блоки логических элементов, выполняющие элементарные функции алгебры счета. Эти логические блоки могут работать в микросхемах как самостоятельно так и как составляющие более сложных логических структур (триггеры, счетчики и т.д.).

Логические элементы

В работе логических элементов положена двоичная система счисления, состоящая из единицы (1) и нуля (0). Эти две цифры позволяют записывать и "запоминать" любые числа, буквы, знаки переведенные в двоичный код. Перевод в двоичный код напоминает азбуку Морзе, где каждой цифре и букве соответствует набор точек и тире. Если принять точки за ноль, а тире - за единицу, тогда основной принцип кодирования информации будет один и тот-же.
Импульс логического нуля не является нулем в электрическом измерении и составляет доли вольта, а импульс логической единицы - несколько вольт, в зависимости от типа микросхемы.
Логические элементы реализуют простейшие функции алгебры логики. Основными логическими элементами считаются И, ИЛИ, НЕ. И-НЕ, ИЛИ-НЕ уже являются комбинацией этих основных элементов.

И

i igt

Графически элемент И изображается прямоугольником со значком & внутри, который в английском языке заменяет союз "И". На прямоугольнике слева находятся два (а может быть и более) логических входа x1 и x2, справа - выход y.
Из таблицы и графика видно, что выходная 1 появляется лишь тогда, когда на входах по времени совпадут поданные импульсы такого-же уровня.
is Наглядно это видно на электрическом аналоге этого элемента. Он состоит из последовательно соединенных двух кнопок SB1 и SB2, которые имитируют входные сигналы на И, и лампы HL, показывающей появление выходного сигнала. Схема питается от гальванического элемента GB. Лампочка загорится только тогда, когда контакты обеих кнопок будут замкнуты, и потухнет - если любой из контактов будет разомкнут.

ИЛИ

ili ili g

Элемент ИЛИ изображается тоже прямоугольником с цифрой 1 внутри, имея два или больше входа и один выход.

Особенностью логического ИЛИ является то, что появится выходная логическая 1 независимо от способа подачи сигнала на ИЛИ по очереди на каждый вход, или на все одновременно.

ili s

Электрический аналог ИЛИ тоже состоит из гальванического элемента GB и лампочки HL, только, в отличии от схемы элемента И, SB1 и SB2 соединены параллельно.

И поэтому лампа HL будет загораться всякий раз когда нажимаются или SB1, или SB2, или обе одновременно.

НЕ

ne ne gt

Символ логического элемента НЕ - прямоугольник со значком 1 и у которого только один вход и один выход. Кружочек у выходной линии связи символизирует логическое отрицание "не" на выходе. Это означает, что данный элемент является инвертором, т.е. переводит 0 в 1 и 1 в 0.

ne s

График показывает, что при отсутствии импульса на входе - на выходе есть сигнал логической единицы, а при появлении импульса - на выходе ноль.

Электрический аналог логического элемента НЕ собран из кнопки GB, лампочки HL, батареи GB и реле К1 с нормально замкнутыми контактами К1.1. Когда кнопка не нажата (не подается сигнал на логический НЕ) через контакты реле питание подается на лампочку и она загорается. Нажимая на кнопку (подается 1) запитываем обмотку реле, которая размыкает контакты и разрывает цепь питания лампочки. Она гаснет, символизируя появление выходного 0

И-НЕ

i-ne i-ne gt

Элемент И-НЕ есть производное И и НЕ. Поэтому в его символе присутствуют значок & и кружочек выходной инверсии. Входов может два и больше, а выход один.

Электрический аналог И-НЕ почти такой же как и у НЕ, только добавляется еще одна кнопка SB2, включенная последовательно к существующей SB1. Вначале, когда ни одна из кнопок не включена (символизируя нули на обеих входах) лампа горит, показывая выходную 1.
i-ne s Нажимая их раздельно мы видим, что лампа продолжает гореть. Потушить ее можно лишь при их одновременном нажатии.
Отсюда вывод: если хоть на одном входе будет присутствовать логический 0, на выходе будет импульс логической 1. Он пропадет лишь при появлении входной единицы на всех одновременно.
Если соединить входы И-НЕ вместе и подать на них логическую 1, на выходе будет 0, т.е. он начинает работать инвертором как НЕ.

ИЛИ-НЕ

ili-ne ili-ne gt gt

Логический элемент ИЛИ-НЕ тоже является инвертированным элементом ИЛИ. Поэтому к символу ИЛИ на выходе рисуем кружочек отрицания и символ ИЛИ-НЕ готов.

А для превращения схемы электрического аналога ИЛИ в аналог элемента ИЛИ-НЕ добавляем для инверсии катушку реле К1 и ее контакты К1.1.

На таблице и графике работы элемента видно, что если все входные сигналы равны 0 ili-ne s - на выходе будет 1, а если хоть на одном входе будет 1 - на выходе 0.

<< Предыдущая Cледующая >>
radionet