1. Основные логические преобразования импульсных сигналов

Основными логическими операциями являются:

• логическое отрицание НЕ (инверсия);

• логическое сложение ИЛИ (дизъюнкция);

• логическое умножение И (конъюнкция).

На основе этих простых логических операций могут строиться и более сложные: операция отрицания логического сложения ИЛИ-НЕ, операция отрицания логического умножения И-НЕ и др.

2. Типы логических элементов

Операция отрицания реализуется логическим элементом НЕ (логическим инвертором). Условное обозначение логического элемента НЕ, его таблица истинности и временные диаграммы приведены на рис. 8.8.

Таблица истинности показывает выходное состояние элемента для любых возможных состояний входов. Общее число возможных комбинаций N в таблице истинности определяется выражением:

,

(8.10)

где n – общее число входных переменных.

Так, для элемента НЕ число возможных комбинаций равно двум: N = 2¹. Сигналу X = 0 на входе соответствует Y = 1 на выходе и, наоборот, при X = 1 Y = 0 (рис. 8.8, б).

Логические элементы, реализующие операцию сложения, называют элементами ИЛИ. Условное обозначение логического элемента ИЛИ, имеющего два входа, его таблица истинности и временные диаграммы приведены на рис. 8.9. Выходной сигнал Y элемента ИЛИ равен единице, если хотя бы на один из входов подан сигнал «1».

Логический элемент, реализующий операцию умножения, называют элементом И. Условное обозначение логического элемента И, имеющего два входа, его таблица истинности и временные диаграммы приведены на рис. 8.10. Логический элемент И может иметь и большее количество входов. Выходной сигнал Y элемента И равен единице, если одновременно на все входы подан сигнал логической «1».

Логические элементы НЕ, ИЛИ, И – это базовые элементы, используя которые, можно получить элементы ИЛИ-НЕ (рис. 8.11), И-НЕ (рис. 8.12).

Помимо приведенных существуют логические элементы, выполняющие более сложные логические преобразования, например, И-ИЛИ, НЕ-ИЛИ, И-ИЛИ-НЕ, исключающее ИЛИ, исключающее ИЛИ-НЕ.

Число входов в логических элементах может быть разным, но все входы равнозначны. Некоторые из них могут при работе в конкретных устройствах не использоваться. Неиспользуемые входы в элементах И, И-НЕ соединяют с +U_пит, а в элементах ИЛИ, ИЛИ-НЕ – с общим проводом.

3. Основные параметры логических элементов

К основным параметрам логических элементов относятся:

• напряжение питания, В;

• потребляемая мощность, мВт;

• время задержки распространения, нс – параметр, характеризующий быстродействие логического элемента;

• коэффициент объединения по входу k_об – определяет число входов, по которым реализуется логическая функция;

• коэффициент разветвления по выходу k_раз – определяет нагрузочную способность элемента и равен числу единичных нагрузок, которые можно одновременно подключить к выходу логического элемента (обычно не более 10).