Figura prezintă o imagine convențională a unui element logic. Elemente logice și, sau, nu, sau-nu, și-nu. Generator de semnal discret cu diferență de frecvență

Orice microcircuite digitale sunt construite pe baza celor mai simple elemente logice:

Să aruncăm o privire mai atentă asupra designului și funcționării elementelor logice digitale.

Invertor

Cel mai simplu element logic este un invertor, care pur și simplu schimbă semnalul de intrare la valoarea exact opusă. Este scrisă sub următoarea formă:

unde bara este peste valoarea de intrare și înseamnă schimbarea ei la opus. Aceeași acțiune poate fi scrisă folosind datele din Tabelul 1. Deoarece invertorul are o singură intrare, tabelul său de adevăr este format din doar două linii.

Tabelul 1. Tabelul de adevăr al elementului logic al invertorului

În	Afară
0	1
1	0

Ca invertor logic, puteți utiliza un amplificator simplu cu un tranzistor conectat peste (sau o sursă pentru un tranzistor cu efect de câmp). Schema schematică a elementului logic al invertorului, realizată pe un bipolar tranzistor npn, este prezentat în Figura 1.

Figura 1. Circuitul celui mai simplu invertor logic

Cipurile de invertor logic pot avea timpuri diferite propagarea semnalului și poate funcționa pe diferite tipuri de sarcină. Ele pot fi realizate pe unul sau mai multe tranzistoare. Cele mai comune elemente logice sunt realizate folosind tehnologiile TTL, ESL și CMOS. Dar, indiferent de circuitul elementului logic și de parametrii săi, toți îndeplinesc aceeași funcție.

Pentru a se asigura că caracteristicile de pornire a tranzistorilor nu ascund funcția îndeplinită, au fost introduse simboluri speciale pentru elemente logice - simboluri grafice convenționale. invertorul este prezentat în figura 2.

Figura 2. Desemnarea grafică a unui invertor logic

Invertoarele sunt prezente în aproape toate seriile de microcircuite digitale. În microcircuitele domestice, invertoarele sunt desemnate prin literele LN. De exemplu, cipul 1533LN1 conține 6 invertoare. Microcircuitele străine folosesc o desemnare digitală pentru a indica tipul de microcircuit. Un exemplu de cip care conține invertoare este 74ALS04. Denumirea microcircuitului reflectă faptul că este compatibil cu microcircuitele TTL (74), este fabricat folosind tehnologia Schottky de putere redusă îmbunătățită (ALS) și conține invertoare (04).

În prezent, sunt mai des folosite microcircuite de suprafață (cipuri SMD), care conțin un element logic, în special un invertor. Un exemplu este cipul SN74LVC1G04. Microcircuitul este fabricat de Texas Instruments (SN), este compatibil cu microcircuite TTL (74), este fabricat folosind tehnologia CMOS de joasă tensiune (LVC), conține un singur element logic (1G), care este un invertor (04).

Pentru a studia elementul logic inversor, puteți utiliza elemente radio-electronice disponibile pe scară largă. Astfel, comutatoarele obișnuite sau comutatoarele basculante pot fi folosite ca generator de semnal de intrare. Pentru a studia tabelul de adevăr, puteți folosi chiar și un fir obișnuit, pe care îl vom conecta alternativ la o sursă de alimentare și un fir comun. Un bec de joasă tensiune sau LED conectat în serie cu unul limitator de curent poate fi folosit ca sondă logică. O diagramă schematică a studiului elementului logic al invertorului, implementată folosind aceste elemente radio-electronice simple, este prezentată în Figura 3.

Figura 3. Diagrama de studiu al invertorului logic

Diagrama de studiu a unui element logic digital, prezentată în Figura 3, vă permite să obțineți vizual date pentru tabelul de adevăr. Un studiu similar este efectuat în Caracteristicile mai complete ale elementului logic digital al invertorului, cum ar fi timpul de întârziere al semnalului de intrare, rata de creștere și scădere a marginilor semnalului de ieșire, pot fi obținute folosind un generator de impulsuri și un osciloscop (de preferință un osciloscop cu două canale).

Poarta logică „ȘI”

Următorul element logic cel mai simplu este un circuit care implementează operația de înmulțire logică „ȘI”:

F(x 1 ,x 2) = x 1 ^x 2

unde simbolul ^ și denotă funcția logică de înmulțire. Uneori, aceeași funcție este scrisă într-o formă diferită:

F(x 1 ,x 2) = x 1 ^x 2 = x 1 ·x 2 = x 1 &x 2 .

Aceeași acțiune poate fi scrisă folosind tabelul de adevăr din tabelul 2. Formula de mai sus folosește două argumente. Prin urmare, elementul logic care îndeplinește această funcție are două intrări. Este desemnat „2I”. Pentru un element logic „2I” tabelul de adevăr va fi format din patru rânduri (2 2 = 4).

Tabelul 2. Tabelul de adevăr al elementului logic „2I”

In1	In2	Afară
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

După cum se poate vedea din tabelul de adevăr de mai sus, un semnal activ la ieșirea acestui element logic apare numai atunci când sunt prezente atât la intrările X, cât și la Y. Adică, acest element logic implementează cu adevărat operația „ȘI”.

Cel mai simplu mod de a înțelege cum funcționează un element logic 2I este cu un circuit construit pe întrerupătoare idealizate controlate electronic, așa cum se arată în Figura 2. În schema de circuit prezentată, curentul va curge numai atunci când ambele întrerupătoare sunt închise și, prin urmare, un nivel de unitate. la ieșire va apărea doar cu două unități la intrare.

Figura 4. Diagrama schematică a unui element logic „2I”

Reprezentare grafică convențională a unui circuit care îndeplinește funcția logică „2I” pe scheme de circuite este prezentat în Figura 3, iar de acum înainte, circuitele care îndeplinesc funcția „ȘI” vor fi afișate exact în această formă. Această imagine nu depinde de schema de circuit specifică a dispozitivului care implementează funcția de multiplicare logică.

Figura 5. Reprezentarea grafică simbolică a elementului logic „2I”

Funcția de înmulțire logică a trei variabile este descrisă în același mod:

F(x 1 ,x 2 ,x 3)=x 1 ^x 2 ^x 3

Tabelul său de adevăr va conține deja opt rânduri (2 3 = 4). Tabelul de adevăr al circuitului de multiplicare logică cu trei intrări „3I” este dat în Tabelul 3, iar reprezentarea grafică condiționată este în Figura 4. În circuitul elementului logic „3I”, construit după principiul circuitului prezentat. în Figura 2, va trebui să adăugați o a treia cheie.

Tabelul 3. Tabelul de adevăr al unui circuit care îndeplinește funcția logică „3I”

In1	In2	In3	Afară
0	0	0	0
0	0	1	0
0	1	0	0
0	1	1	0
1	0	0	0
1	0	1	0
1	1	0	0
1	1	1	1

Un tabel de adevăr similar poate fi obținut folosind un circuit de studiu al elementului logic 3I, similar cu circuitul de studiu al invertorului logic prezentat în Figura 3.

Figura 6. Desemnarea grafică simbolică a unui circuit care îndeplinește funcția logică „3I”

Element logic „SAU”

Următorul element logic cel mai simplu este un circuit care implementează operația de adăugare logică „SAU”:

F(x 1 ,x 2) = x 1 Vx 2

unde simbolul V denotă funcția logică de adunare. Uneori, aceeași funcție este scrisă într-o formă diferită:

F(x 1 ,x 2) = x 1 Vx 2 = x 1 +x 2 = x 1 |x 2 .

Aceeași acțiune poate fi scrisă folosind tabelul de adevăr din tabelul 4. Formula de mai sus folosește două argumente. Prin urmare, elementul logic care îndeplinește această funcție are două intrări. Un astfel de element este desemnat „2OR”. Pentru elementul „2OR”, tabelul de adevăr va fi format din patru rânduri (2 2 = 4).

Tabelul 4. Tabelul de adevăr al elementului logic „2OR”

In1	In2	Afară
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Ca și în cazul luat în considerare pentru , vom folosi chei pentru a implementa schema „2OR”. De data aceasta vom conecta cheile în paralel. Circuitul care implementează tabelul de adevăr 4 este prezentat în Figura 5. După cum se poate vedea din circuitul de mai sus, nivelul logic va apărea la ieșire de îndată ce oricare dintre taste este închisă, adică circuitul implementează tabelul de adevăr. prezentate în tabelul 4.

Figura 7. Schema schematică a unui element logic 2OR

Deoarece funcția de însumare logică poate fi implementată prin diferite scheme de circuit, un simbol special „1” este utilizat pentru a indica această funcție pe diagramele de circuit, așa cum se arată în Figura 6.

Figura 6. Reprezentarea grafică simbolică a unui element logic care îndeplinește funcția „2OR”.

Data ultimei actualizări a fișierului: 29.03.2018

Literatură:

Cu articolul „elementele logice” citiți:

Orice circuit logic fără memorie este complet descris de un tabel de adevăr... Pentru a implementa un tabel de adevăr, este suficient să luăm în considerare doar acele rânduri...
http://site/digital/SintSxem.php

Decodoarele (decodificatoarele) vă permit să convertiți unele tipuri de coduri binare în altele. De exemplu...
http://site/digital/DC.php

Destul de des, dezvoltatorii de echipamente digitale se confruntă cu problema opusă. Trebuie să convertiți codul liniar octal sau zecimal în...
http://site/digital/Coder.php

Multiplexoarele sunt dispozitive care vă permit să conectați mai multe intrări la o singură ieșire...
http://site/digital/MS.php

Demultiplexoarele sunt dispozitive... O diferență semnificativă față de un multiplexor este...
http://site/digital/DMS.php

Schema I unelte conjuncţie(înmulțirea logică) a două sau mai multe valori logice.

Va fi unul la ieșirea circuitului AND dacă și numai dacă există unul la toate intrările. Când cel puțin o intrare este zero, și ieșirea va fi zero. Relația dintre ieșirea z a acestui circuit și intrările x și y este descrisă de relația z = x ^ y (se citește „x și y”). Operația de conjuncție pe diagramele funcționale este notată cu & (se citește „ampersand”), care este o abreviere Cuvânt englezescşi.

SAU circuit unelte disjuncție(adăugarea logică) a două sau mai multe valori logice .

Când cel puțin o intrare a unui circuit SAU este una, ieșirea sa va fi, de asemenea, una. Semnul „1” din diagramă provine din denumirea învechită a disjuncției ca „>=!” (adică valoarea disjuncției este egală cu unu dacă suma valorilor operanzilor este mai mare sau egală cu 1). Relația dintre ieșirea z a acestui circuit și intrările x și y este descrisă de relația z = x sau y.

NU schema(invertorul) implementează operația negare.

Relația dintre intrarea x a acestui circuit și ieșirea z poate fi scrisă ca Z = , unde x este citit ca „nu x” sau „inversiunea.Dacă intrarea circuitului este 0, atunci ieșirea este 1. Când intrarea este 1, ieșirea este 0.

17. Desenați tabele de adevăr pentru LO: „NU”, „ȘI”, „SAU”, „XOR”

Tabelul adevărului este un tabel care descrie o funcție logică. În acest caz, o „funcție logică” este înțeleasă ca o funcție în care valorile variabilelor (parametrii funcției) și valoarea funcției în sine exprimă adevărul logic. De exemplu, în logica cu două valori pot lua valorile „adevărat” sau „fals” (fie, sau).

Absolut toate microcircuitele digitale constau din aceleași elemente logice - „blocurile de construcție” ale oricărui nod digital. Despre asta vom vorbi acum.

Element logic- Acesta este un circuit care are mai multe intrări și o ieșire. Fiecare stare a semnalelor de la intrări corespunde unui semnal specific la ieșire.

Deci care sunt elementele?

Elementul „ȘI”

Altfel se numește „conjunctor”.

Pentru a înțelege cum funcționează, trebuie să desenați un tabel care enumeră stările de ieșire pentru orice combinație de semnale de intrare. Acest tabel se numește „ tabelul de adevăr" Tabelele de adevăr sunt utilizate pe scară largă în tehnologia digitală pentru a descrie funcționarea circuitelor logice.

Iată cum arată elementul „ȘI” și tabelul său de adevăr:

Deoarece va trebui să comunicați atât cu tehnologia rusă, cât și cu cea burgheză. documentație, voi furniza simboluri grafice simbolice (GID) ale elementelor atât conform standardelor noastre, cât și al celor care nu sunt.

Ne uităm la tabelul de adevăr și clarificăm principiul din creierul nostru. Nu este greu de înțeles: o unitate la ieșirea elementului „ȘI” apare numai atunci când unitățile sunt furnizate la ambele intrări. Astfel se explică numele elementului: unitățile trebuie să fie atât pe una cât și pe cealaltă intrare.

Dacă o privim puțin diferit, putem spune acest lucru: ieșirea elementului „ȘI” va fi zero dacă zero este aplicat la cel puțin una dintre intrările sale. Să ne amintim. Să mergem mai departe.

element SAU

În alt fel, el este numit „disjunctor”.

Admirăm:

Din nou, numele vorbește de la sine.

O unitate apare la ieșire atunci când o unitate este aplicată la una SAU la alta SAU la ambele intrări simultan. Acest element poate fi numit și elementul „ȘI” pentru logica negativă: un zero la ieșirea sa apare numai dacă zerouri sunt furnizate atât uneia, cât și celei de-a doua intrări.

element NOTĂ

Mai des, se numește „invertor”.

Trebuie să spun ceva despre munca lui?

Element „SAU exclusiv” (XOR) Adăugare modulo 2, adaos logic, exclusiv sau, disjuncție strictă- Funcție booleană și operație logică. Rezultatul operației este adevărat numai dacă exact unul dintre argumente este adevărat. Această operație are loc în mod natural în inel de reziduuri modulo 2, de unde provine numele operațiunii.

El este asa:

Operația pe care o efectuează este adesea numită „adăugare modulo 2”. De fapt, sumatoarele digitale sunt construite pe aceste elemente.

18. Definiți LE. Desenați LE-ul LO de bază .

Elementele logice ale calculatoarelor sunt circuite electroniceȘI, SAU, NU, ȘI-NU, SAU-NU etc. (numit și supape), si de asemenea declanșatorul.
Folosind aceste circuite, puteți implementa orice funcție logică care descrie funcționarea dispozitivelor computerizate.
Funcționarea elementelor logice este descrisă folosind tabele de adevăr.

Elementele logice formează baza dispozitivelor digitale (discrete) de procesare a informațiilor și a dispozitivelor digitale de automatizare.

Elementele logice funcționează cel mai simplu operatii logice peste informațiile digitale. O operație logică transformă informațiile de intrare în informații de ieșire conform anumitor reguli. Elementele logice sunt cel mai adesea construite pe bază dispozitive electronice, care operează în modul cheie. Prin urmare, informația digitală este de obicei reprezentată în formă binară, în care semnalele iau doar două valori: „0” (zero logic) și „1” (una logică) corespunzătoare celor două stări ale cheii. La zero logic îi corespunde nivel scăzut tensiune la intrarea sau ieșirea elementului (de exemplu, U 0 =0...0,4V), iar o unitate logică corespunde unui nivel de tensiune ridicat (de exemplu, U 1 =3...5V).

Elementele logice principale sunt elementele OR, AND, NOT, OR-NOT, AND-NOT. Pe baza acestor elemente de bază se construiesc altele mai complexe: flip-flops, contoare, registre, sumatori.

Elementul logic SAU (Fig. 4.1, a) are o ieșire și mai multe intrări (cel mai adesea 2 - 4 intrări) și implementează funcția de adunare sau disjuncție logică. În cazul a două variabile independente, se notează Y = X 1 ÚX 2 sau Y = X 1 + X 2 (se citește X 1 sau X 2) și este determinată de tabelul de adevăr (Tabelul 4.1.). Operația SAU poate fi efectuată pe trei sau mai multe argumente independente. Funcția Y = 1 dacă cel puțin una dintre variabilele independente Xi este egală cu una.

Elementul logic ȘI (Fig. 4.1, b) implementează funcția de înmulțire logică sau de conjuncție. Se notează cu Y = X 1 ÙX 2 sau Y = X 1 X 2 (se citește X 1 și X 2) și este determinată de tabelul de adevăr (Tabelul 4.2). Operația de înmulțire logică poate fi extinsă la trei sau mai multe argumente independente. Funcția Y este egală cu unu numai atunci când toate variabilele independente Xi sunt egale cu unu.

Poarta logică NU implementează operația logică de negație sau inversare. Negația logică a funcției X se notează cu `X (se spune „nu X”) și este determinată de tabelul de adevăr (Tabelul 4.3).

Elementul logic SAU-NU implementează funcția logică Y = și este determinat de tabelul de adevăr (Tabelul 4.4.).

Elementul logic AND-NOT implementează funcția logică Y = și este determinat de tabelul de adevăr (Tabelul 4.5.).

Figura 4.1 – Imagini grafice simbolice ale elementelor logice SAU (a), ȘI (b), NU (c), SAU-NU (d), ȘI-NU (e)

Tabelul 4.1 – Tabelul de adevăr Tabelul 4.2 – Tabelul de adevăr al elementului SAU al elementului AND

X 1	X 2	Y = X 1 + X 2	X 1	X 2	Y = X 1 X 2

Tabelul 4.3–Tabelul de adevăr Tabelul 4.4–Tabelul de adevăr

element NU element SAU - NU

Sunt folosite și elemente care implementează operațiile logice BAN și OR exclusiv.

Elementul logic BAN are de obicei două intrări (Fig. 4.2, a): permițând X 1 și interzicând X 2. Semnalul de ieșire repetă semnalul la intrarea de activare X 1 dacă X 2 =0. Când X 2 =1, la ieșire apare un semnal 0, indiferent de valoarea lui X 1. Adică, acest element implementează funcția logică Y = X 1. Elementul logic „SAU exclusiv” (neechivalență) (Fig. 4.2, b) implementează o funcție logică și este determinat de tabelul de adevăr (Tabelul 4.6).

Figura 4.2 – Imagini grafice simbolice ale elementelor logice BAN (a), OR exclusiv (b)

Tabelul 4.6 - Tabelul de adevăr al elementului „SAU exclusiv”.

X 1	X 2	Y

Circuitele integrate digitale oferă semnale de ieșire cu putere foarte scăzută. De exemplu, microcircuitele din seria K155, K555, KR1533 furnizează un curent de ieșire de 0,4 mA în starea logică. Prin urmare, microcircuitele cu colector deschis sunt utilizate de obicei la ieșirile unui bloc logic. În astfel de microcircuite, rezistența inclusă în circuitul colector este mutată în afara microcircuitului (Fig. 4.3, O).

Figura 4.3 – Conectarea unei sarcini la ieșirea unui microcircuit cu colector deschis

Dacă ieșirea microcircuitului DD1 este în starea logică (U OUT = 1), adică tranzistorul său de ieșire este în starea de întrerupere, atunci I K » 0. Când „Log.0” este la ieșirea lui DD1 (U OUT = 0), adică atunci când tranzistorul său de ieșire este în stare de saturație I K » U P / R K. Curentul de ieșire maxim admisibil al microcircuitelor cu colector deschis poate fi semnificativ mai mare decât cel al microcircuitelor convenționale.

De exemplu, pentru microcircuite cu colector deschis K155LL2, K155LI5, K155LA18, curentul maxim de intrare de ieșire poate ajunge la 300 mA, iar tensiunea maximă de ieșire în starea „Log.1” poate fi de 30 V, ceea ce permite comutarea unei sarcini de până la 9 W.

Dacă sarcina, de exemplu bobina unui releu sau distribuitor pneumatic, este proiectată pentru tensiune și curent care nu le depășește pe cele permise pentru un anumit microcircuit, atunci poate fi conectată direct la ieșirea microcircuitului (Fig. 4.3, b). În acest caz, releul K1 este activat dacă avem „Log.0” la ieșirea lui DD2 și se oprește când „Log.1” este prezent la ieșirea lui DD2. Dioda VD1, conectată în sens invers, protejează microcircuitul de supratensiunea care apare atunci când bobina releului este oprită din cauza energiei electromagnetice acumulate în ea.

Pentru a controla o sarcină cu o tensiune și un curent de funcționare ridicat, puteți utiliza un circuit în care circuitul de alimentare este comutat de un tranzistor suplimentar VT1, conectat la ieșirea microcircuitului cu un colector deschis DD1 și care funcționează în modul cheie (Fig. 4.4).

Figura 4.4 – Conectarea sarcinii printr-un comutator tranzistor

La „Log.0” la ieșirea lui DD1, tranzistorul VT1 este închis și releul K1 este oprit. La „Log.1” la ieșirea lui DD1, tranzistorul se deschide (intră în stare de saturație). Curentul prin tranzistor în modul de saturație este determinat de tensiunea de alimentare U 1 și rezistența bobinei releului R K1, deoarece scăderea de tensiune pe tranzistor în modul de saturație U KH » 0:

Tensiunea de alimentare U1 trebuie selectată egală cu tensiunea de funcționare a sarcinii (în acest caz, releul K1), iar tranzistorul VT1 trebuie selectat cu o tensiune admisibilă a colectorului mai mare decât U1 și curent admisibil colector, mai mare decât I K1.

Modul de saturație a tranzistorului este atins atunci când

Pentru o saturație fiabilă a tranzistorului, este necesar ca condiția să fie îndeplinită la valoarea minimă a câștigului de curent static h 21E = h 21E min pentru un anumit tip de tranzistor.

În acest caz, condiția trebuie îndeplinită

U P/R1³I BN g = gI KN/h 21Emin

unde g este gradul de saturație (g = 1,2…2).

Dioda VD1 protejează tranzistorul de supratensiuni de comutare. Dioda VD2 oferă tensiunea de polarizare necesară pentru a opri tranzistorul la „Log.0” la ieșirea lui DD1. Tensiunea de polarizare este aplicată bazei prin rezistorul R2.

Dacă sarcina are o inductanță semnificativă, atunci este derivată de o diodă conectată în sens opus (vezi Fig. 4.3, b, Fig. 4.4).

Cipurile logice cu colector deschis sunt, de asemenea, folosite pentru a controla echipamentele tehnologice (de exemplu, sudare). Unitățile de control pentru echipamentele moderne de sudare (de exemplu, unitățile de control pentru mașini de sudură semi-automate din seria BUSP, unitățile de control pentru ciclul de sudare cu rezistență din seria RKS) asigură controlul comutării direct folosind un microcircuit colector deschis conectat la o anumită intrare de unitatea de control (Fig. 4.5).

Figura 4.5 – Diagrama de control echipamente tehnologice folosind un cip logic de colector deschis

Elementele logice funcționează ca elemente independente sub formă de microcircuite cu un grad scăzut de integrare și sunt incluse sub formă de componente în microcircuite cu un grad superior de integrare. Există zeci de astfel de elemente.

Dar mai întâi, vom vorbi doar despre patru dintre ele - acestea sunt elementele ȘI, SAU, NU, ȘI-NU. Elementele principale sunt primele trei, iar elementul AND-NOT este deja o combinație a elementelor AND și NOT. Aceste elemente pot fi numite „blocurile de bază” ale tehnologiei digitale. În primul rând, ar trebui să luăm în considerare care este logica acțiunii lor?

Să ne amintim prima parte a articolului despre microcircuite digitale. S-a spus acolo că tensiunea la intrarea (ieșirea) microcircuitelor în intervalul 0...0,4V este un nivel zero logic, sau o tensiune de nivel scăzut. Dacă tensiunea este între 2,4...5,0V, atunci acesta este un nivel logic sau o tensiune de nivel înalt.

Starea de funcționare a microcircuitelor din seria K155 și a altor microcircuite cu o tensiune de alimentare de 5V este caracterizată tocmai de aceste niveluri. Dacă tensiunea la ieșirea microcircuitului este în intervalul 0,4...2,4V (de exemplu, 1,5 sau 2,0V), atunci vă puteți gândi deja la înlocuirea acestui microcircuit.

Sfat practic: pentru a vă asigura că acest microcircuit este defect la ieșire, ar trebui să deconectați de la el intrarea microcircuitului de lângă el (sau mai multe intrări conectate la ieșirea acestui microcircuit). Aceste intrări pot pur și simplu „amplifica” (supraîncărca) ieșirea microcircuitului.

Simboluri grafice convenționale

Simbolul grafic este un dreptunghi care conține linii de intrare și de ieșire. Liniile de intrare ale elementelor sunt situate în stânga, iar liniile de ieșire în dreapta. Același lucru este valabil și pentru foile întregi cu circuite: în partea stângă sunt toate semnalele de intrare, în dreapta sunt ieșirile. Este ca un rând într-o carte, de la stânga la dreapta, așa că va fi mai ușor de reținut. În interiorul dreptunghiului este un simbol care indică funcția îndeplinită de element.

Vom începe considerarea elementelor logice cu elementul AND.

Figura 1. Poarta SI

Simbolul său grafic este prezentat în Figura 1a. Funcția AND este simbolizată de simbolul englezesc „&”, care în englezăînlocuiește conjuncția „și”, până la urmă, toată această „pseudoștiință” a fost inventată în burghezia blestemata.

Intrările elementului sunt desemnate ca X cu indici 1 și 2, iar ieșirea, ca funcție de ieșire, este desemnată cu litera Y. Simplu, ca în matematica școlară, de exemplu, Y = K*X sau, în general , Y = f(x) . Un element poate avea mai mult de două intrări, ceea ce este limitat doar de complexitatea problemei care se rezolvă, dar nu poate exista decât o singură ieșire.

Logica de funcționare a elementului este următoarea: va exista o tensiune de nivel înalt la ieșirea Y numai când AND la intrarea X1 ȘI la intrarea X2 există o tensiune de nivel înalt. Dacă elementul are 4 sau 8 intrări, atunci condiția specificată (prezența unui nivel ridicat) trebuie îndeplinită la toate intrările: ȘI la intrarea 1, ȘI la intrarea 2, ȘI la intrarea 3…..ȘI la intrarea N. Numai în acest caz, randamentul va fi de asemenea mare.

Pentru a facilita înțelegerea logicii funcționării elementului AND, Figura 1b prezintă analogul său sub forma unei diagrame de contact. Aici ieșirea elementului Y este reprezentată de lampa HL1. Dacă lampa se aprinde, atunci acesta corespunde unui nivel ridicat la ieșirea elementului AND. Astfel de elemente sunt adesea numite 2-I, 3-I, 4-I, 8-I. Prima cifră indică numărul de intrări.

Ca semnale de intrare X1 și X2, sunt folosite butoanele „clopot” obișnuite fără fixare. Starea deschisă a butoanelor este o stare de nivel scăzut, iar starea închisă este, desigur, un nivel ridicat. Diagrama prezintă o baterie galvanică ca sursă de alimentare. În timp ce butoanele sunt în stare deschisă, lampa, desigur, nu se aprinde. Lampa se va aprinde numai atunci când ambele butoane sunt apăsate simultan, adică. I-SB1, I-SB2. Aceasta este conexiunea logică dintre semnalele de intrare și de ieșire ale elementului AND.

O reprezentare vizuală a funcționării elementului AND poate fi obținută analizând diagrama de timp prezentată în Figura 1c. Mai întâi, apare un semnal de nivel înalt la intrarea X1, dar nu s-a întâmplat nimic la ieșirea Y, există încă un semnal de nivel scăzut. La intrarea X2, semnalul apare cu o oarecare întârziere față de prima intrare și un semnal de nivel înalt apare la ieșirea Y.

Când intrarea X1 scade, și ieșirea scade. Sau, altfel spus, ieșirea este menținută ridicată atâta timp cât ambele intrări sunt ridicate. Același lucru se poate spune despre mai multe elemente SI cu mai multe intrări: dacă este 8-I, atunci pentru a obține un nivel ridicat la ieșire, nivelul ridicat trebuie menținut la toate cele opt intrări simultan.

Cel mai adesea în literatura de referință, starea de ieșire a elementelor logice în funcție de semnalele de intrare este dată sub formă de tabele de adevăr. Pentru elementul considerat 2-I, tabelul de adevăr este prezentat în Figura 1d.

Tabelul este oarecum asemănător cu cel al înmulțirii, doar mai mic. Dacă îl studiezi cu atenție, vei observa că nivelul de ieșire va fi ridicat doar atunci când există o tensiune de nivel ridicat sau, ceea ce este același lucru, una logică la ambele intrări. Apropo, comparația dintre tabelul de adevăr cu cea de înmulțire este departe de a fi întâmplătoare: inginerii electronici știu toate tabelele de adevăr, după cum se spune, pe de rost.

De asemenea, funcția AND poate fi descrisă folosind . Pentru un element cu două intrări, formula va arăta astfel: Y = X1*X2 sau o altă formă de scriere Y = X1^X2.

Ne vom uita în continuare la poarta SAU.

Figura 2. Poarta SAU

Notația sa grafică este similară cu elementul AND tocmai discutat, cu excepția faptului că în loc de semnul & care indică funcția AND, numărul 1 este înscris în interiorul dreptunghiului, așa cum se arată în Figura 2a. În acest caz, denotă funcția SAU. În stânga sunt intrările X1 și X2, dintre care, ca și în cazul funcției AND, pot fi mai multe, iar în dreapta este ieșirea, desemnată cu litera Y.

Sub forma unei formule de algebră booleană, funcția SAU este scrisă ca Y = X1 + X2.

Conform acestei formule, Y va fi adevărat atunci când OR la intrarea X1, SAU la intrarea X2, SAU la ambele intrări există un nivel ridicat simultan.

Diagrama de contact prezentată în Figura 2b vă va ajuta să înțelegeți ceea ce tocmai s-a spus: apăsarea oricăruia dintre butoane (nivel înalt) sau ambele butoane simultan va face ca becul să se aprindă (nivel înalt). În acest caz, butoanele sunt semnale de intrare X1 și X2, iar becul este semnalul de ieșire Y. Pentru a face acest lucru mai ușor de reținut, figurile 2c și 2d prezintă o diagramă de timp și, respectiv, un tabel de adevăr: doar analizați funcționarea circuitul de contact afișat cu diagrama și tabelul, ca toate întrebările, vor dispărea.

NU poarta, invertor

După cum a spus un profesor, în tehnologia digitală nu este nimic mai complicat decât un invertor. Poate că acest lucru este de fapt adevărat.

În algebra logicii, operația NOT se numește inversiune, care tradusă din engleză înseamnă negație, adică nivelul semnalului de ieșire corespunde exact opusul semnalului de intrare, care sub forma unei formule arată ca Y = / X

(Bara oblică dinaintea lui X indică inversarea reală. De obicei, se folosește o liniuță de subliniere în loc de o bară oblică, deși o astfel de desemnare este destul de acceptabilă.)

Denumirea grafică simbolică a elementului NU este un pătrat sau dreptunghi cu numărul 1 scris în interior.

Figura 3. Invertor

În acest caz, înseamnă că acest element este un invertor. Are doar o intrare X și o ieșire Y. Linia de ieșire începe cu un cerc mic, ceea ce indică de fapt că acest element este un invertor.

După cum tocmai am spus, invertorul este cel mai complex circuit din tehnologia digitală. Și acest lucru este confirmat de diagrama de contact: dacă înainte doar butoanele erau suficiente, acum li s-a adăugat un releu. În timp ce butonul SB1 nu este apăsat (zero logic la intrare), releul K1 este dezactivat și contactele sale normal închise pornesc becul HL1, care corespunde unuia logic la ieșire.

Dacă apăsați butonul (aplicați unul logic la intrare), releul se va porni, contactele K1.1 se vor deschide, lumina se va stinge, ceea ce corespunde unui zero logic la ieșire. Acest lucru este confirmat de diagrama de timp din Figura 3c și de tabelul de adevăr din Figura 3d.

Elementul logic AND-NOT nu este altceva decât o combinație a elementului logic AND cu elementul NOT.

Figura 4. Poarta NAND

Prin urmare, pe denumirea sa grafică convențională există un semn & (ȘI logic), iar linia de ieșire începe cu un cerc, indicând prezența unui invertor în element.

Analogul de contact al elementului logic este prezentat în Figura 4b și, dacă vă uitați cu atenție, este foarte asemănător cu analogul invertorului prezentat în Figura 3b: becul este aprins și prin contactele normal închise ale releului K1 . De fapt, acesta este un invertor. Releul este controlat de butoanele SB1 și SB2, care corespund intrărilor X1 și X2 ale porții NAND. Diagrama arată că releul va fi pornit numai atunci când ambele butoane sunt apăsate: în acest caz, butoanele îndeplinesc funcția & (ȘI logic). În acest caz, lampa de ieșire se va stinge, ceea ce corespunde unei stări logice de zero.

Dacă ambele butoane, sau cel puțin unul dintre ele, nu sunt apăsate, atunci releul este oprit și lumina de la ieșirea circuitului este aprinsă, ceea ce corespunde nivelului logic.

Din tot ce s-a spus, se pot trage următoarele concluzii:

În primul rând, dacă cel puțin o intrare are un zero logic, atunci ieșirea va fi una logică. Aceeași stare la ieșire va fi în cazul în care zerouri sunt prezente la ambele intrări simultan. Aceasta este o proprietate foarte valoroasă a elementelor NAND: dacă conectați ambele intrări, elementul NAND devine un invertor - pur și simplu îndeplinește funcția NOT. Această proprietate vă permite să evitați instalarea unui microcircuit special care conține șase invertoare simultan, atunci când sunt necesare doar unul sau două.

În al doilea rând, un zero la ieșire poate fi obținut numai dacă le „colectați” la toate intrările. În acest caz, ar fi potrivit să se numească elementul logic în întrebare 2ȘI-NU. Un doi indică faptul că acest element are două intrări. În aproape toate seriile de microcircuite există și elemente cu 3, 4 și opt intrări. Mai mult, fiecare dintre ele are o singură ieșire. Cu toate acestea, elementul de bază în multe serii de microcircuite digitale este considerat elementul 2I-NOT.

Cu diferite opțiuni pentru conectarea intrărilor, puteți obține o altă proprietate minunată. De exemplu, prin conectarea a trei intrări ale unui element 8I-NOT cu opt intrări, obținem un element 6I-NOT. Și dacă conectați toate cele 8 intrări împreună, obțineți doar un invertor, așa cum am menționat mai sus.

Aceasta încheie introducerea noastră la elementele logice. Următoarea parte a articolului va lua în considerare cele mai simple experimente cu microcircuite, structura internă microcircuite, dispozitive simple precum generatoarele de impulsuri.

Boris Aladyshkin

Element logic este un set minim de componente interconectate care efectuează cele mai simple operații (acțiuni) logice asupra semnalelor de intrare. Astfel de operații includ, de exemplu, adunarea logică (element SAU), înmulțire logică (element ȘI), inversare sau negație (element NU) și o serie de altele.

Descrieți funcționarea unui element logic - aceasta înseamnă alegerea unei metode de specificare a dependenței semnalului său de ieșire de semnalele de intrare. Cu alte cuvinte, determinați dependența valorilor semnalului de ieșire de valorile semnalului de intrare. Deoarece semnalele de intrare și ieșire din dispozitivele logice (digitale) pot lua doar două valori: log.0 și log.1, dependențele numite vor fi binare (și logice).

Pentru a afișa dependențe binare, puteți utiliza trei metode principale: tabelar, grafic și analitic. Alegerea metodei depinde de scopul descrierii elementului. Dacă doriți să înțelegeți funcționarea unui element în stare staționară (statică), este suficient să utilizați metoda tabelară - construiți un tabel, indicând în el valorile semnalului de ieșire pentru setul corespunzător de valori ale semnalului de intrare. . Astfel de tabele sunt numite tabele de adevăr, iar seturile de valori ale semnalului de intrare sunt numite combinații. Dacă un element are mai multe ieșiri (element multifuncțional), atunci tabelul de adevăr arată numărul corespunzător de coloane cu valorile semnalelor de ieșire (funcții).

O descriere grafică a funcționării (funcționării) unui element constă în construirea de diagrame de timp pe care sunt afișate valorile semnalelor de intrare și de ieșire și secvențele acestora sub formă de niveluri condiționate (log.1 și log.0). Această metodă este utilizată atunci când este necesar să se ia în considerare funcționarea unui element în dinamică, adică să se evalueze performanța acestuia sau să se determine duratele minime și maxime ale semnalelor de intrare și de ieșire etc.

Metoda analitica sunt folosite pentru a analiza proprietățile funcționale ale unui element, pentru a căuta posibile opțiuni de utilizare a acestuia pentru construirea de dispozitive logice mai complexe și pentru a formaliza condițiile de funcționare a acestuia. Această metodă se bazează pe utilizarea algebrei booleene, cu ajutorul căreia semnalul de ieșire (funcția) este reprezentat ca o dependență logică de semnalele de intrare (argumentele funcției). Se obișnuiește să se desemneze funcții cu majuscule și argumente litere mici alfabet latin. Operațiile logice pe argumente sunt notate prin simboluri speciale. În aplicațiile tehnice ale algebrei booleene, suma logică (disjuncția) se notează cu semnul plus „+”, produsul logic (conjuncția) printr-un punct sau punctul nu este plasat între variabile sau se folosește simbolul &, iar inversarea este notată printr-o bară peste variabila (ā) și se citește „nu „

Pentru a explora (înțelege) proprietățile funcționale ale unui element logic, este necesar să se găsească o expresie algebrică explicită a funcției sale de ieșire, afișând dependențele cu simboluri logice între variabilele de intrare (argumente). Apoi, folosind legile și consecințele algebrei booleene, precum și definițiile disjuncției, conjuncției și inversării, se formulează proprietățile elementului și se determină scopul acestuia.

Să luăm în considerare acest lucru folosind exemplul de analiză a proprietăților unui element logic ȘI-NU cu două intrări.

Denumirea grafică convențională (UGO), tabelul de adevăr și diagramele de timp ale funcționării acestui element sunt prezentate în Fig. 1.a și b și, respectiv, Fig.1.c.

Din UGO rezultă că intrările sunt potențiale, nu inverse, iar ieșirea este inversă, potențial. Să notăm semnalele de intrare prin variabilele logice a și, respectiv, b, prin intrările „input 1” și „input 2”, iar semnalul de ieșire prin funcția X.

Să presupunem că semnalul log.1 este afișat la un nivel superior față de semnalul log.0 (acest acord se numește acordul „logicii pozitive”). Apoi, prin efectuarea unui experiment în care toate seturile posibile de valori a două semnale a și b (combinații ale unui cod binar neredundant cu două elemente) vor fi furnizate intrărilor elementului, este posibil să se determine valorile semnalului de ieșire și construiți un tabel de adevăr al funcției X, Fig. 1, b. Din analiza tabelului rezultă că X ia valoarea log.0 numai în singurul caz când ambele semnale de intrare iau simultan valoarea log.1, adică. când semnalele log.1 coincid în timp. Prin urmare, semnalul de ieșire este descris prin inversarea produsului logic al variabilelor a și b:

Astfel, elementul AND-NOT (Fig. 1, a) este un circuit de potrivire pentru două intrări cu inversarea semnalului de ieșire.

Fig.1 La analiza proprietăților funcționale ale elementului NAND

Vă rugăm să rețineți: funcția X a fost definite în raport cu valorile unitare ale semnalelor de intrare. Cu alte cuvinte, dacă valorile active ale semnalelor de intrare sunt considerate a fi 1 logic, atunci elementul AND-NOT implementează inversarea produsului logic al acestor semnale.

Dacă pentru activ ia valoarea log.0(nivel scăzut), apoi în același timp elementul AND-NOT implementează suma logică a inversiilor semnalelor de intrare:

(2)

și va corespunde UGO Fig. 1,d. Această denumire grafică convențională a elementului ȘI-NU îi corespunde convenții de „logică negativă”..

Concluziile obținute sunt cunoscute în algebra booleană sub denumirea de „legea lui de Morgan privind un produs logic”:

(3)

Analizând expresiile (1) și (2) cu a=b, sau cu a=1 sau b=1, putem ajunge la concluzia că elementul NAND poate fi folosit ca invertor (element NU). Pentru a face acest lucru, același semnal trebuie să fie furnizat la ambele intrări sau una dintre intrări trebuie să fie conectată la magistrala logică 1, adică trebuie furnizat un semnal logic.

În fig. 2 prezintă opțiuni pentru implementarea unui element NOT pe un element logic AND-NOT.

Orez. 2. Implementarea elementului NOT pe elementul NAND

Aceste opțiuni sunt consecințe ale legii tautologiei și ale legii dublei negații a algebrei booleene:

Trebuie remarcat faptul că pentru cipurile TTL neutilizare orice intrare (ieșirea corespunzătoare a microcircuitului nu este conectată nici la magistrala logică 0, nici la magistrala logică 1) este echivalent cu aplicarea unui semnal logic 1 la această intrare.

Prin urmare, dacă intrările unui element ȘI-NU cu mai multe intrări sunt lăsate „libere”, atunci ieșirea va avea întotdeauna un semnal log.0.

În plus, rezultă din expresia (1), deoarece produsul nu se modifică atunci când factorii își schimbă locul intrări de elementeȘI-NU echivalent din punct de vedere logic. Aceasta înseamnă că nu contează la ce intrare sunt trimise semnalele de intrare, acestea din urmă pot fi „schimbate”.

Din algebra booleană se știe că inversarea unui produs logic (numit funcție Schaeffer) formează o bază, adică un sistem complet de funcții logice. Și, prin urmare, un set format numai din porți NAND logice este complet funcțional. La rândul său, asta înseamnă că cu un astfel de set poți construi orice dispozitiv digital, oricât de complex ar fi acesta.

Să arătăm că numai elementele logice cu două intrări AND-NOT (2I-NOT) pot implementa suma logică a semnalelor:

Să presupunem a= , b= și să înlocuim aceste valori în expresia (1):

Relația rezultată corespunde unei diagrame funcționale echivalente cu un element logic SAU (vezi Fig. 3, a și Fig. 3, b).

Pur și simplu implementați produsul logic (fără inversare) a două semnale folosind două elemente AND-NOT, dintre care unul este folosit ca element NOT și porniți-le în serie.

Astfel, elementele 2I-NOT fac posibilă implementarea celor trei operații logice principale ȘI, SAU și NU, prin care este reprezentată orice funcție logică. Aceasta dovedește completitudinea funcțională a setului de elemente NAND.

Analiza funcționării în timp a elementului NAND se realizează prin construirea de diagrame de timp pentru o secvență fixă de semnale de intrare (a se vedea Fig. 1, c), care arată valorile semnalului de ieșire în funcție de valorile semnale de intrare. Deci aceste diagrame ilustrează cazul când semnalele de intrare a și b se schimbă în secvența 00 -10 – 11 – 01 - 00.

Fig.3. Implementarea unei sume logice pe elementele AND-NOT (a) și pe elementul SAU (b)

Mai mult, duratele de creștere și de scădere a acestor semnale sunt în mod dispărut de mici, așa cum arată schimbarea bruscă a nivelurilor lor. Momentele de schimbare sunt marcate, respectiv, t 0 și t 2 - pentru semnalul a, t 1 și t 3 - pentru semnalul b. Diagrama semnalului X este construită ținând cont de întârzierile în propagarea semnalelor de la intrări la ieșirea elementului, care este afișată de liniile înclinate ale frontului și căderea semnalului de ieșire. Unghiul de înclinare reflectă, la o anumită scară, durata tranzițiilor unui element de la o stare la alta.

Diagramele de sincronizare vă permit să determinați relațiile de timp dintre semnalele de intrare și de ieșire și să evaluați performanța unui element, de exemplu, să determinați frecvența limită a comutării acestuia. Deci, din exemplele de diagrame luate în considerare, rezultă:

∆t 1 = t 2 – t 0 – durata semnalului a;
∆t 2 = t 3 – t 1 – durata semnalului b;
(t 1 – t 0) – întârzierea semnalului b în raport cu marginea semnalului a;
(t 2 – t 1) – durata influenţei active asupra elementului când ambele semnale de intrare au o valoare log.1.

Dacă luăm în considerare întârzierile în modificarea semnalului de ieșire în raport cu momentele (t 1 și t 2) ale modificărilor influenței active, atunci durata semnalului X (valori log.0) poate fi determinată de formula:

În formula (5), semnele „-” și „+” denotă scăderea și, respectiv, adunarea aritmetică și t 10 z.r. – întârziere de propagare a semnalului atunci când un element trece din starea log.1 în starea log.0 (când este „pornit”);

t 01 w.r. – întârzierea de propagare a semnalului atunci când un element trece de la starea log.0 la starea log.1 (când este „oprit”). Întârzierile indicate sunt parametrii de sincronizare ai elementelor logice, iar valorile acestora sunt de obicei date în cărțile de referință IC.

Evident, dacă t 2 – t 1< или = t 10 зд.р. , то выходной сигнал не изменит своего значения (лог.1) и элемент не будет реагировать на такие входные сигналы.

În mod similar, diagramele de timp pot fi construite atunci când valoarea inițială a semnalelor de intrare este egală cu log.1. Și ajungeți la concluzia: elementul nu va răspunde la semnalele log.0 dacă durata lor este mai mică sau egală cu t 01 w.r. . De obicei t 01 w.b. >t 10 z.r. , care se datorează fizicii funcționării elementului logic de bază al CI TTL. Evident, performanța elementului va fi determinată de frecvența de comutare limită, care poate fi determinată prin formula

unde oblicul corespunde simbolului diviziunii aritmetice.

3.Descrierea configurației laboratorului

Acest lucru de laborator se realizează pe subblocul „Elemente logice”. Pe panoul frontal al subunității se află (vezi diagrama funcțională Fig. 4):

· Comutatoare basculante SA1 – SA4 pentru alimentarea semnalelor logice 1 si log 0 la intrarile elementelor logice studiate;

· LED-uri VH1 – VH4 pentru monitorizarea vizuală a valorilor semnalului de ieșire;

· Prize X1 – X17 pentru comutarea elementelor între ele și conectarea unui osciloscop.

Fig.4 Schema funcțională a subblocului „Elemente logice”.

Pentru a studia elementele în modul de funcționare dinamic, sunt prevăzute un generator de impulsuri dreptunghiulare D1 (un multivibrator asimetric asamblat pe elemente NOT) și un divizor de frecvență pe un contor de impulsuri binar-zecimal D2 (microcircuit K155IE2).

Frecvența generatorului poate fi reglată fără probleme de la 20Hz la 2kHz. În acest scop, pe panou este afișat un motor cu rezistență variabilă. Frecvența impulsului la ieșirea 1 a contorului D2 (priza X2) este de două ori, iar la ieșirea 8 (slot X3) de zece ori mai mică decât frecvența generatorului. În fig. Figura 4b prezintă diagramele de timp ale semnalelor la ieșirea generatorului și la ieșirile 1 și 8 ale contorului, marcate, respectiv, cu etichetele X1, X2 și X3. Lucrarea examinează elementele logice ȘI, SAU, ȘI-NU și elementul NU, reprezentate direct prin microcircuite: K155LI1 (D3), K155LL1 (D4), K155 LA3 (D5) și respectiv K155LN1(D6)?. În plus, este posibilă explorarea circuitelor echivalente cu porțile logice NOR, INHIBIT, IMPLICATOR etc., implementate prin operațiuni de asamblare pe panoul frontal al subblocului.

4. Misiunea pentru munca de laborator

4.1 Înțelege conceptele și metodele de bază de analiză a proprietăților funcționale ale elementelor logice.

4.2 Examinați fiecare element logic în modurile de funcționare statice și dinamice. În acest caz este necesar:

Înțelegeți (compilați) UGO-ul unui element cu acordurile de logică pozitivă și negativă;
Creați un tabel de adevăr sau o hartă Carnaugh a funcției implementate de elementul logic în cauză;
Aflați expresia algebrică minimă a funcției;
Construiți diagrame de timp de funcționare pentru secvențele caracteristice ale semnalelor de intrare;
Trageți concluzii despre proprietățile și aplicarea elementului.

Lista elementelor supuse analizei obligatorii este redată în tabel. 4.1.

În plus, este efectuată o sarcină individuală pentru a studia un element logic multifuncțional (vezi Tabelul 4.2.). Opțiunea este indicată de profesor sau selectată de numărul de serie al echipei de elevi.

4.3 Pentru microcircuite din seria K155 de tipuri: LI1, LL1, LN1 și LA3, furnizați parametrii electrici, precum și compuneți UGO-ul acestor microcircuite, indicând numerele de pin (pinout).

4.4 La efectuarea lucrărilor, urmați instrucțiunile metodologice din clauza 6.

Raportul este completat și formatat în conformitate cu cerințele adoptate de Departamentul de Automatizare și Comunicații. În raport, prezentați:

5.1. UGO a elementelor logice studiate, tabele de adevăr sau hărți Karnaugh ale funcțiilor pe care le implementează. Aranjați datele într-un tabel conform formei tabelului. 4.1.

5.2. Diagrame de timp ale funcționării unui element logic multifuncțional în modul dinamic.

5.3. Concluzii privind proprietățile funcționale și aplicarea elementelor logice considerate.

Tabelul 4.1

5.4. Simboluri și un tabel cu principalii parametri electrici specificați în clauza 4.3 a microcircuitelor.

6. Orientări

6.1. Înainte de a porni tensiunea de alimentare, puneți comutatoarele basculante SA1,...SA4 (vezi Fig. 4) în poziția „OFF”. (căsuță de selectare în jos). Verificați sursa de alimentare prin aprinderea LED-ului corespunzător. Ține minte, la intrarea neconectată a elementului logic există un potențial (2,4...3) V, echivalent cu semnalul logic 1. Asigurați-vă că elementele testate sunt în stare bună de funcționare folosind LED-urile VH1,...VH4 conectate la ieșirile elementelor. Respectați regulile de siguranță! Este interzisă conectarea prizelor de comutare la ieșirile elementelor cu corpul standului sau cu priza X15 (). Prizele X15 și X16 sunt destinate conectării unui osciloscop (sincronizarea acestuia externă).

Tabelul 4.2

6.2. Când finalizați sarcina, urmați metodologia de analiză prezentată în exemplul de analiză a proprietăților elementului NAND.

Cea mai ușoară modalitate de a defini dependența semnalelor de ieșire de semnalele de intrare este utilizarea hărților Carnaugh (matrici ale funcțiilor booleene). Vă puteți familiariza cu regulile de construire a hărților Karnaugh la. Când se analizează înțelegeți corespondența unu-la-unu dintre UGO-ul elementului și funcția pe care o implementează, adică expresia sa algebrică. Folosește acest meci pentru tranziție adecvată de la o diagramă funcțională la descrierea ei logică și înapoi, de la o descriere logică la o diagramă funcțională.

Deoarece o configurație de laborator folosește un număr limitat de microcircuite, pentru a studia elementele multifuncționale (vezi Tabelul 4.2) și chiar elementele de poz. 4, 6 și 7, Tabelul 4.1, trebuie mai întâi să întocmiți circuitele echivalente funcționale ale acestora. Și apoi, după ce a asamblat circuitul pe panoul frontal al subunității, efectuați cercetări.

Pentru a găsi UGO al unui element conform convențiilor logicii negative, scrieți o expresie algebrică a funcției pe care o implementează și aplicați-i legile lui De Morgan. Folosind expresia rezultată, creați un simbol grafic convențional. Regulile pentru formarea UGO sunt ușor de înțeles comparând Fig. 1, a cu expresia (1) și Fig. 1, d cu expresia (2) pentru funcția NAND. Urmați recomandările și cerințele GOST.

6.3. O analiză a funcționării elementelor logice în modul dinamic se realizează ținând cont de acele secvențe de semnale care pot fi obținute într-o instalație de laborator. În acest caz, ghidați-vă după diagramele prezentate în Fig. 4, b. Acordați atenție raportului dintre duratele impulsurilor (log.0) și pauzele (log.1) ale semnalului X 1. Aceste relații trebuie menținute la construirea diagramelor. În plus, durata întârzierilor este t 10 z.r. și t 01 w.r. pentru K155 microcircuitele sunt destul de mici în comparație cu duratele semnalului (de ordinul zecilor de nanosecunde), astfel că diagramele pot fi desenate într-o manieră simplificată, neglijând duratele de tranziție. Adică trecerea de la un nivel la altul poate fi arătată brusc. Diagramele de timp din raport pot fi date numai pentru un element logic multifuncțional conform sarcinii individuale conform Tabelului 4.2. După cum puteți vedea, Tabelul 4.2 prezintă elemente cu trei intrări în care doar două dintre cele trei intrări sunt echivalente din punct de vedere logic.

Efectuați experimente pentru trei cazuri când secvențele X 1, X 2 și X 3 (vezi Fig. 4, b) se schimbă („locuri”) numai pe intrări inegale din punct de vedere logic. Mai întâi, faceți diagrame și apoi efectuați un experiment.

Folosind diagramele, determinați parametrii de temporizare ai secvențelor de ieșire prin parametrii secvențelor de intrare pentru fiecare dintre cele trei cazuri. Prin „parametrii” unei anumite secvențe de semnale de puls înțelegem: durata impulsurilor și pauzelor; rata de repetiție a pulsului (sau perioada de repetare a acestora); durata ciclului de schimbare a semnalului etc. Luați ca unitate de timp durata unui ciclu ∆t, egală cu perioada de repetare a impulsurilor de la ieșirea generatorului D1 (vezi Fig. 4, a). Afișați acești parametri în diagramele furnizate.