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,…X_nи один выходY(рис.3.4,а).

Переменная Yпринимает значение «1», если хотя бы одна из входных переменных (X₁,X₂,..., Х_n) принимает значение «I». ПеременнаяYпринимает 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 ,... Х_n) и один выход (Y) (рис.3.4,б). ПеременнаяYпринимает значение «1», если все переменные (X₁,X₂,.... Х_n) имеют значение «1». ПеременнаяYравна «0», если хотя бы одна из переменных (X₁,X₂,.... Х_n) 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 Xи один выходY. ЕслиX=I, тоY= 0, еслиX= 0, тоY=I. 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 5В.

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	НапряжениеВ
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
I

6 Сделать вывод о правильности функционирования логических элементов.