Тема 1 логические элементы
Цели работы:
1. Изучить принцип работы логических элементов.
2. Составление таблиц истинности элементов.
Необходимое оборудование в программе EWB:
1. Модуль ключей.
2. Модуль светодиодных индикаторов.
3. Модули логических элементов.
4. Источник напряжения.
Краткие теоретические сведения.
Логические элементы на интегральных микросхемах (ИМС) – это микроэлектронные изделия, предназначенные для преобразования и обработки дискретных сигналов. К основным параметрам логических элементов относятся: набор логических функций; число входов по И и по ИЛИ; коэффициент разветвления по выходу (характеризует нагрузочную способность логического элемента и определяется количеством входов однотипных элементов, которые можно подключить к выходу); потребляемая мощность; динамические параметры: задержка распространения сигнала и (или) максимальная частота входного сигнала. Число входов по И и по ИЛИ лежит в пределах от 2 до 8. Если имеющегося числа входов недостаточно, то для их увеличения используются интегральные схемы расширителей по ИЛИ. Из алгебры логики известно, что сложные логические функции можно выразить через совокупность конечного числа базисных логических функций. Такие совокупности образуют: базисные логические функции НЕ (инверсия), И (конъюнкция), ИЛИ (дизъюнкция); логические функции НЕ, И; логические функции НЕ, ИЛИ и др. В таб. 1 приведены основные логические элементы и их функции.
Таб. 1
Название |
Условное графическое обозначение |
Функция |
||
Иностранное |
Российское |
|||
НЕ (NOT) |
|
|
логическое отрицание (инверсия) |
|
ИЛИ (OR) |
|
|
логическое сложение |
|
ИЛИ-НЕ NOR |
|
|
логическое сложение и инвертирование результата |
|
И (AND) |
|
|
логическое умножение |
|
И-НЕ (NAND) |
|
|
логическое умножение и инвертирование результата |
|
Исключающее ИЛИ (XOR) |
|
|
арифметическое сложение |
|
Исключающее ИЛИ-НЕ (XNOR) |
|
|
арифметическое сложение и инвертирование результата |
|
В зависимости от технологии изготовления логические ИМС делятся на серии, отличающиеся набором элементов, напряжением питания, потребляемой мощностью, динамическим параметрам и др. Наибольшее применение получили серии логических ИМС, выполненные по ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика), ЭСЛ (эмиттерно-связанная логика) и КМОП (комплементарная МОП логика) технологиям. Каждая из перечисленных технологий совершенствовалась, поэтому в каждой серии ИМС имеются подсерии, отличающиеся по параметрам.
1.1. Основные соотношения алгебры логики (Булева алгебра)
Приводимые далее соотношения записаны в основном для частного случая двух переменных.