Опыт 3. Исследование логических элементов
Приступая к выполнению работы, следует знать, что логические элементы (ЛЭ) широко применяют в цифровых измерительных приборах (ЦИП), электронных вычислительных машинах, устройствах автоматики.
Логические элементы ИЛИ, И, НЕ реализуют логические функции сложения, умножения, отрицания. Входными и выходными величинами этих элементов являются переменные, принимающие только два значения «1» и «0».
Необходимо учитывать, что состоянию логической единицы соответствует более высокий потенциал (например, 2,5В), логическому нулю – близкий к 0 (например, 0,03В).
Логический элемент ИЛИ, реализующий функцию логического
сложения (дизъюнкцию), имеет несколько входов X1, X2,…Xn и один выход Y (рис.3.4,а).
Переменная Y принимает значение «1», если хотя бы одна из входных переменных (X1, X2 ,..., Хn) принимает значение «1». Переменная Y принимает значение «0», если все входные переменные равны «0».
В качестве примера цепи, реализующей функцию ИЛИ, можно привести параллельное соединение замыкающих контактов нескольких реле. Цепь, в которую входят эти контакты, будет замкнута, если сработает хотя бы одно реле.
Необходимо знать, что логический элемент И, реализующий функцию логического умножения, также имеет несколько входов (X1, X2 ,... Хn) и один выход (Y) (рис.3.4,б). Переменная Y принимает значение «1», если все переменные (X1, X2 ,.... Хn) имеют значение «1». Переменная Y равна «0», если хотя бы одна из переменных (X1, X2 ,.... Хn) равна «0». Функцию «И» реализуют, например, соединенные последовательно замыкающие контакты нескольких реле. Цепь в этом случае будет замкнута, если сработают все реле.
Следует помнить, что логический элемент НЕ (рис. 3.4,в) реализует функцию логического отрицания (инверсию). Он имеет один вход X и один выход Y. Если X = 1, то Y = 0, если X = 0, то Y = 1. Примером цепи, реализующей функцию НЕ, может служить размыкающий контакт реле. При срабатывании реле цепь, в которую входит такой контакт, будет размыкаться.
В данной работе исследуют логические элементы, выполненные на интегральных микросхемах. При этом для определения правильности функционирования ЛЭ применяется авометр в режиме измерения постоянных напряжений.
Порядок выполнения опыта
1.Переключатель рода работы авометра установить в положение «–», переключатель пределов измерения – в положение, соответствующее значению напряжения 5 В.
2. Принимая потенциал логического нуля за 0, определить потенциал, соответствующий логической единице. Подключить провода авометра к точкам Лог. «1» и Лог. «0», измерить напряжение, выбрать нужный предел измерения вольтметра.
3. Проверить функционирование схемы ИЛИ, для чего подключить вольтметр к выходу системы, а на входы подать поочередно напряжения, соответствующие логическому «0» и «1», как указано в табл. 3.4.
Состояние схемы определить по величине напряжения на выходе, заполнить таблицу состояний ЛЭ ИЛИ (см. табл. 3.4).
Таблица 3.4
X1 |
X2 |
X3 |
Схема ИЛИ |
Схема И |
||
Y |
Y |
|||||
Логический уровень |
Напряжение, В |
Логический уровень |
Напряжение, В |
|||
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
1 |
0 |
1 |
|
|
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
4. Проверить правильность функционирования схемы И и заполнить табл. 3.4.
5. Проверить функционирование схемы НЕ и заполнить табл. 3.5
Таблица 3.5
X |
Y |
|
Логический уровень |
Напряжение, В |
|
0 |
|
|
1 |
|
|
6. Сделать вывод о правильности функционирования логических элементов.