Физика атомного реактора Сопротивление материалов Математика решение задач Информатика Атомная энергетика безопасность Электротехника и электроника

Общий принцип действия и конструкции электрических машин Полупроводниковая электроника Трехфазный ток Принцип работы асинхронного двигателя Соединение нагрузки треугольником Полупроводниковые транзисторы


Логические элементы

Логические элементы и выполняемые ими функции

 Логические элементы вместе с запоминающими элементами составляют основу устройств цифровой (дискретной) обработки информации вычислительных машин, цифровых измерительных приборов и устройств автоматики. Логические элементы выполняют простейшие логические операции над цифровой информацией, а запоминающие элементы служат для ее хранения.

 Логическая операция преобразует по определенным правилам входную информацию в выходную. Логические элементы чаще всего строят на базе электронных устройств, работающих в ключевом режиме. По этому цифровую информацию обычно представляют в двоичной форме, в которой сигналы принимают только два значения: « 0 » (логический нуль и «1» (логическая единица), соответствующие двум состояниям ключа.

 Логические преобразования двоичных сигналов включают три элементарные операции:

 1) логическое сложение (дизъюнкция), или операцию ИЛИ, обозначаемую знаками «+» или

 ; (18.1)

 2) логическое умножение (конъюнкцию), или операцию И, обозначаемую знаками «»,  или написанием переменных рядом без знаков разделения:

  ; (18.2)

3) логическое отрицание (инверсию), или операцию НЕ, обозначаемую чертой над переменной:

 . (18.3)

Правила выполнения логических операций над двоичными переменными для случая двух переменных имеют следующий вид:

Самостоятельное значение имеет логическая операция (ЗАПРЕТ), которая символически записывается в виде:

 . (18.4)

Логические элементы, реализующие операцию ИЛИ, называют элементами ИЛИ и обозначают на функциональных схемах, как показано на рисунке 18.1 Выходной сигнал элемента F элемента ИЛИ равен единице, если хотя бы на один из  входов подан сигнал «1» .

Операция НЕ реализуется логическим элементом НЕ или инвертором, обозначение которого приведено на рисунке 18.1 в.

Логический элемент ЗАПРЕТ имеет в простейшем случае лишь два входа: разрешающий (вход х1) и запрещающий (вход х2). Выходной сигнал повторяет сигнал на разрешающем входе х1, если х2 = 0. При х2 = 1 на выходе возникает сигнал «0» независимо от значения х1. Стандартное условное обозначение элемента ЗАПРЕТ приведено на рисунке 18.1г. Помимо рассмотренных логических элементов на практике широко применяют комбинированные элементы, реализующие две (и более)

 

 


  Рис. 18.1

логические операции, например элементы ИНЕ (рисунок 18.1 д), ИЛИНЕ (рис. 18.1е). Первый из них выполняет операцию , а второй операцию  .

18.2. Логические элементы И и ИЛИ

img width=2 height=2 src="ris/image2160.gif">Простейшие логические элементы И и ИЛИ могут быть построены на основе диодных ключей. В качестве элемента НЕ обычно используют транзисторный ключ (рис. 18.2), обладающий инвертирующими свойствами. На рисунке 18.2а приведена схема элемента из диодных ключей, который может быть использован в качестве логического элемента ИЛИ или И в зависимости от включения и кодирования сигналов.

 


Рис. 18.2

При включении по схеме 18.2а элемент из диодных ключей служит элементом ИЛИ, если кодирование сигналов соответствует на рисунке 18.2б. Действительно при воздействии сигнала «1» () хотя бы на один вход (например, х1 =1) открывается соответствующий диод (Д1) и выход соединяется со входом (). Остальные диоды закрыты, т.е. выходной сигнал не попадает на входы, на которых uвх = 0

Для получения логического элемента И диоды включают по схеме (рис. 18.2), если кодирование сигналов соответствует рисунку 18.2в. Действительно при сигнале «0» на всех входах все диоды открыты, в них и в резисторе R появляются точки, создаваемые источником э.д.с. 1 и замыкающиеся через источники сигналов, подключенные ко всем входам. Поскольку сопротивление резистора R значительно больше прямого сопротивления диодов, напряжение на нем приблизительно равно , а напряжение на выходе оказывается близким к нулю.

Резонанс напряжений Резонансом в цепях переменного тока, содержащих индуктивные и емкостные элементы, называется явление совпадения по фазе векторов тока и напряжения на входе цепи или на участке цепи, при этом cos = 1, = 0. Резонанс напряжений наблюдается в последовательном колебательном контуре.
Функциональная классификация интегральных микросхем