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.
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
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.
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
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.
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
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.
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
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.
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
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
- на выходе будет 1, а если хоть на одном входе будет 1 - на выходе 0.
| << Предыдущая | Cледующая >> |