5. Логические элементы
Логические элементы (ЛЭ) – это электронные приборы, выполняющие простейшие логические операции. В настоящее время промышленность выпускает такие элементы в интегральном исполнении. Анализ работы логических ИМС базируется на использовании аппарата математической логики. Все переменные в алгебре логики принимают только два значения – единица или ноль, и любые математические действия над этими переменными обеспечивают результат также либо в виде «1», либо «0». ЛЭ дают возможность изображать логические переменные с помощью электрических сигналов (напряжения или тока). Используются два возможных способа представления логической переменной: потенциальный и импульсный. При потенциальном способе «1» и «0» соответствуют два различных уровня напряжения, при импульсном – значениям «1» и «0» соответствует появление и непоявление импульса в определенные промежутки времени.
Решение любой логической задачи может быть выполнено с помощью трех основных логических операций: отрицания, сложения и умножения.
Логическая операция отрицания «НЕ», условное обозначение приведено на рис.66, а, означает, что при этой операции логическая функция Y противоположна аргументу X. Таблица истинности (таблица состояния входных и выходных переменных) имеет вид:
X |
Y |
0 |
1 |
1 |
0 |
При операции «ИЛИ» (логическое сложение или дизъюнкция) таблица истинности при двух аргументах реализуется логической ИМС, имеющей два и более входов и один выход, принимающий значение «1» всякий раз, когда хотя бы один из его входов равен логической «1»:
X1 |
X2 |
Y |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Операция «И» (логическое умножение или конъюнкция) реализуется логической ИМС с двумя и более входами и одним выходом, на котором появляется сигнал «1» только тогда, когда на все входы одновременно поданы «1». Таблица истинности (при двух аргументах) следующая:
X1 |
X2 |
Y |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
Помимо рассмотренных ЛЭ широко используются универсальные ЛЭ, осуществляющие две и более логических операции одновременно. Чаще всего применяются логические элементы «ИЛИ-НЕ» (элементы Пирса) и «И-НЕ» (элемент Шеффера).