4. Техническая реализация логических функций

Логические функции описывают условия функционирования дискретных устройств. Из теоремы о функциональной полноте следует, что для построения ДУ, реализующих произвольные логические функции (сколь угодно сложные), необходимо располагать совокупностью элементов, которые бы реализовали все функции, входящие в одну из функционально полных систем логических функций.

Условимся в дальнейшем логический элемент, реализующий некоторую функцию, называть именем этой функции (например, логический элемент ИЛИ-НЕ). Каждая функция реализуется определенным типом логического элемента.

Совокупность логических элементов, с помощью которых осуществляется техническая реализация выбранной функционально полной системы логических функций, будем называть функционально полной системой логических элементов.

Любая логическая (булева) функция от nпеременных может быть реализована комбинационной схемой сnдвузначными входами и одним выходом. Установившееся значение сигнала на выходе однозначно определяется установившимися значениями сигналов на входах.

Практическая реализация той или иной функции зависит от тех элементов, на которых строится данная схема.

В зависимости от используемых элементов различают два вида реализации функций: контактными и бесконтактными схемами. В контактных схемах входами являются обмотки реле, так что сама контактная схема представляет собой двухполюсник, составленный из двухполюсных элементов – замыкающих и размыкающих контактов реле, соответствующих входным переменным. При этом операции логического сложения и логического умножения соответствуют параллельному и последовательному соединению контактов или контактных цепей. Число букв в формуле определяет число контактов в схеме.

В бесконтактных схемах операции реализуются логическими элементами, а переменные соответствуют сигналам на входах этих элементов.

Рассмотрим реализацию основных функций (повторитель, инвертор, И, ИЛИ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ) на типовых логических элементах с одним выходом, построенных на транзисторах. При этом для транзисторов под значением 0 сигнала будем понимать запирающее напряжение (ток), а под значением 1 – отпирающее напряжение (ток).

Это значит, что для схем на транзисторах типа p-n-pзначение 1 сигнала соответствует «высокому» отрицательному потенциалу (отрицательная логика), например, для логических элементов серии «Логика-Т», а для схем на транзисторахn-p-nзначение 1 сигнала – «высокому» положительному потенциалу (положительная логика), например, для интегральных логических элементов серии К155 и других серий.

Значение 0 сигнала в обоих случаях близко к нулевому потенциалу.

В каждой серии элементов имеются свои базовые логические элементы.

В настоящее время для обозначения дискретных устройств и релейных элементов на принципиальных электрических схемах имеется свой ГОСТ. Требования Государственных стандартов изложены в ЕСКД.

Релейно-контактные элементы обозначаются согласно ГОСТ 2.755-74 (коммутационные устройства и контактные соединения). Обмотки и контакты реле обозначаются, как показано на рис.2.1.

Бесконтактные логические элементы по ГОСТ 19.701-90 имеют вид условных графических обозначений независимо от технической реализации.

Условное графическое обозначение (УГО) показывает лишь функцию, которую реализует элемент, число входов и выходов, а техническую реализацию раскрывает уже специальная поясняющая надпись, указывающая, какой именно тип логического элемента применяется.

УГО двоичного логического элемента имеет форму прямоугольника, который может содержать три поля – основное и два дополнительных. В основном поле помещают символ функции, входы ЛЭ – с левой стороны, выходы – с правой.

Не допускается:

• проставлять у входов и выходов УГО стрелки;

• поворачивать УГО;

• проводить входные и выходные линии на уровне горизонтальных сторон прямоугольника.

	Таблица 2.11
	Повтори-тель	Инвертор (НЕ)	Дизъюнктор (ИЛИ)	Конъюнк-тор (И)	ИЛИ-НЕ	И-НЕ

УГО рассмотренных логических элементов приведены в табл.2.11.