Бесконтактные логические элементы

Электронные устройства, предназначенные для выполнения логических операций над цифровой информацией, называют логическими схемами. Большинство таких схем относится к потенциальным: сигнал на входе и выходе представляется высоким и низким уровнями напряжения (1 или 0).

В зависимости от кодирования состояния сигнала различают положительную и отрицательную логики (схема управляется положительными или отрицательными импульсами). Это значит, что для изменения состояния схемы надо на заданное время изменить уровень входного сигнала с 0 на 1 или с 1 на 0.

Основные логические функции. Логические преобразования двоичных

сигналов выполняются на базе элементарных операций алгебры Буля: логическое сложение, логическое умножение, логическое отрицание.

1 Логическое сложение (дизъюнкция), либо операция ИЛИ, обозначаемая знаками «V» или « + » (что-нибудь или все):

F = X₁ \/ X₂ \/ X₃ \/ ...\/ X_N .

2 Логическое умножение (конъюнкция), операция И обозначаемая знаками «/\», « . » (все или ничего):

F = X₁ /\ X₂ /\ X₃ /\ .... /\ X_N ; F = X₁ X₂ X₃.

3 Логическое отрицание (инверсия), операция НЕ:

F = X.

Правила выполнения логических операций над двоичными переменными (2-переменных) имеют вид:

1 Операция ИЛИ 2 Операция И 3 Операция НЕ

0 \/ 0 = 0 0 /\ 0 = 0 0 = 1

0 \/ 1 = 1 0 /\ 1 = 0 1 = 0

1 \/ 0 = 1 1 /\ 0 = 0

1 \/ 1 = 1 1 /\ 1 = 1

4 Инверсия произведения (операция Шеффера) И – НЕ:

F = X₁ X₂ X₃

X1	X2	Y
0 0 1 1	0 1 0 1	1 1 1 0

5 Инверсия суммы (операция Пирса) ИЛИ – НЕ:

F = X₁ \/ X₂ \/ Х₃ F = X₁ + X₂ + X₃

X1	X2	Y
0 0 1 1	0 1 0 1	1 0 0 0

6 Самостоятельное значение имеет логическая операция ЗАПРЕТ:

F = X₁ /\ X₂; F = X₁ X₂.

Логические элементы, реализующие операцию ИЛИ, называются элементами ИЛИ и т. д. Выходной сигнал F элемента ИЛИ равен 1, если хотя бы на один из входов подан сигнал 1.

Выходной сигнал элемента И равен 1, если одновременно на все входы подан сигнал 1.

Простейшие элементы И и ИЛИ могут быть построены на основе диодных ключей.

7 Y = X₁ X₂ + X₁ X₂ – равнозначность.

8 Y = X₁ X₂ + X₁ X₂ – неравнозначность (исключающее ИЛИ):

Х1	Х2	Исключающее ИЛИ	Равнозначность
0	0	0	1
0	1	1	0
1	0	1	0
1	1	0	1

В зависимости от компонентов, на которых построены логические элементы И и ИЛИ, различают 4 типа логических элементов:

– резисторно-транзисторные (РТЛ);

– диодно-транзисторные (ДТЛ);

– транзисторно-транзисторные (ТТЛ);

– транзисторные (ЭСЛ).