2.3 Контрольные вопросы
1. Что такое логическая переменная и логический сигнал? Какие значения они могут принимать?
2. Что такое логическая функция?
3. Может ли быть логическим сигналом уровень напряжения? Состояние контакта? Свечение светодиода?
4. Какая логическая функция описывает поведение системы пуска трехфазного двигателя? Двигатель может быть запущен, если три датчика подтверждают наличие фазных напряжений.
5. Датчик температуры состоит из контакта, который замыкается (размыкается) при превышении температуры. При замыкании контакта вырабатывается сигнал логической единицы, при размыкании — логического нуля. Какую схему следует использовать для обнаружения срабатывания хотя бы одного датчика пожарной сигнализации?
а) при повышении температуры в датчике происходит замыкание контакта;
б) при повышении температуры в датчике происходит размыкание контакта
6. Какой сигнал должен быть подан на неиспользуемые входы элемента 8И-НЕ, если требуется реализовать функцию 5И-НЕ?
7. Какой сигнал должен быть подан на неиспользуемый вход элемента 4ИЛИ-НЕ при реализации функции ЗИЛИ-НЕ?
8. В вашем распоряжении имеются логические элементы 2И-НЕ. Как на их основе сделать схему 3И? Достаточно ли 4-х элементов 2И-НЕ для выполнения этой задачи?
9. Как будет вести себя схема И, если на одном из входов вследствие внутренней неисправности будет постоянно присутствовать логическая единица? Логический нуль? Составьте таблицу истинности для неисправной схемы ЗИ. Определите поведение схемы И-НЕ при тех же условиях.
10. Как будет вести себя схема ИЛИ, если на одном из входов вследствие внутренней неисправности будет постоянно присутствовать логическая единица? Логический, нуль? Составьте таблицу истинности для неисправностей схемы ЗИЛИ. Определите поведение схемы ИЛИ-НЕ при тех же условиях.
2.4 Рекомендуемая литература
2.4.1 Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах. Пер. с англ. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Мир, 1993.
2.4.2 Токхейм Р. Основы цифровой электроники / Р. Токхейм; пер. с англ. — М.: Мир, 1988. – 392 с.: ил.
2.4.3 У. Титце, К. Шенк. Полупроводниковая схемотехника. Перевод с немецкого, М.: Мир, 1982.
3 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 «ИССЛЕДОВАНИЕ КОМБИНАЦИОННЫХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ»
Цель работы: ознакомление с принципами работы комбинационных логических схем, исследование влияния управляющих сигналов на работу комбинационных логических схем, реализация и исследование функциональных модулей на основе комбинационных логических схем.
Исследования проводятся на компьютере при помощи программы «Electronics Workbench».
3.1 Общие сведения
3.1.1. Комбинационные схемы.
Комбинационной схемой называется логическая схема, реализующая однозначное соответствие между значениями входных и выходных сигналов. Для реализации комбинационных схем используются логические элементы, выпускаемые в виде интегральных схем. В этот класс входят интегральные схемы дешифраторов, шифраторов, мультиплексоров, демультиплексоров и сумматоров.
3.1.2 Дешифраторы
Дешифратором (декодером) называется логическая комбинационная схема, которая имеет n информационных входов и 2n выходов. Каждой комбинации логических уровней на входах будет соответствовать активный уровень на одном из 2n выходов. Для интегральных микросхем n обычно равно 2, 3 или 4 и соответственно число выходов 4, 8 или 16. Если требуется большее число выходов, дешифраторы наращиваются в систему (каскадируются). На рис. 3.1 изображен дешифратор с n = 2, реализованный на схемах 2И-НЕ.
Рисунок 3.1 — Схема дешифратора на элементах 2И-НЕ
Таблица истинности дешифратора приведена в таблице 3.1
В соответствии с таблицей истинности для каждого выхода дешифратора, приведённого на рисунке 3.1 можно записать следующие логические выражения:
,
,
,
.
Таблица 3.1 — Таблица истинности дешифратора
-
Входы
Выходы
B
A
Y3
Y2
Y1
Y0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
Помимо информационных входов А, В дешифраторы могут иметь дополнительные входы управления G. Сигналы на этих входах либо разрешают функционирование дешифратора, либо переводят его в пассивное состояние, при котором, независимо от состояния информационных входов, на всех выходах устанавливается уровень логической единицы. Управляющий вход дешифратора может быть прямым или инверсным.
У дешифратора с несколькими входами управления функция разрешения, как правило, представляет собой логическое произведение всех разрешающих сигналов управления. Например, для дешифратора 74138 с одним прямым входом управления G1 и двумя инверсными G2A и G2B функция разрешения G имеет вид:
G = G1 · G2A’ · G2B’.
Обычно входы управления используются для каскадирования (увеличения разрядности) дешифраторов или при параллельной работе нескольких дешифраторов на общие выходные линии.
Дешифратор может быть использован в качестве демультиплексора - логического коммутатора, подключающего входной сигнал к одному из выходов. В этом случае функцию информационного входа выполняет один из входов разрешения, а состояние входов В и А задает номер выхода, на который передается сигнал со входа разрешения.