10.2. Основные логические элементы.
Обозначение логических элементов в схемах
Технические устройства, реализующие логические операции, называются логическими элементами. Рассмотрим основные логические элементы, изображённые в виде логических операций, таблиц истинности, а также их обозначения в схемах.
1. Логический элемент повторитель, операция логическое повторение y=x, иллюстрируется таблицей истинности и условным обозначением:
2.
Логический элемент НЕ, инвертор, операция
логическое отрицание
,
иллюстрируется таблицей истинности и условным обозначением:
3.
Логический элемент И, операция логическое
произведение
,
иллюстрируется таблицей истинности и условным обозначением:
4. Логический элемент или, операция логическое сложение ,
иллюстрируется таблицей истинности и условным обозначением:
-
Логический элемент И-НЕ, операция отрицание элемента И
,
иллюстрируется таблицей истинности и
условным обозначением:
-
Логический элемент ИЛИ-НЕ, операция отрицание элемента ИЛИ
,
иллюстрируется таблицей истинности и
условным обозначением:
-
Элементы И и И-НЕ с тремя входами, логические операции которых
и
,
иллюстрируется таблицей истинности
и условными обозначениями:
10.3. Диодные логические элементы или, и
Логические элементы могут работать как с положительными напряжениями, так и с отрицательными напряжениями. На рис.10.3 приведены временные диаграммы таких напряжений.
Рис.10.3. Временные диаграммы работы логических элементов с положительными и отрицательными напряжениями
Логические элементы ИЛИ и И можно реализовать с помощью диодов.
На рисунках 10.4 и 10.5 приведены электрические схемы логических элементов ИЛИ, построенных на диодах с использованием положительных и отрицательных напряжений.
Рассмотрим работу схемы рис.10.4. Если на входы диодов х1 и х2 подавать сигналы лог.0 , то диоды VD1 и VD2 будут закрыты и на выходе y cхемы появится лог.0 . Если на один из входов, например на Вх.1, подать положительное напряжение лог.1, а на Вх.2 – лог.0, то диод VD1 откроется и через нагрузку пойдёт ток, на выходе y появится сигнал лог.1. При этом диод VD2 будет закрыт.
Рис.10.4. Диодная схема логического элемента ИЛИ с положительными
напряжениями
Рис.10.5. Диодная схема логического элемента ИЛИ с отрицательными
напряжениями
Аналогично работает схема, приведённая на рис.10.5. Входные и выходные сигналы схемы будут соответствовать таблице истинности:
На рис.10.6 изображена электрическая схема логического элемента И, построенная на диодах VD1, VD2 и ограничительном резисторе R. Cхема питается от источника постоянного тока.
Если логические сигналы на одном из входов х1 и х2 или на двух входах элемента соответствуют лог. 0, то сигнал на выходе схемы будет также равен лог.0. Это происходит потому, что один из диодов или оба диода будут открыты и ток проходит от +E через резистор R, один или два диода, вход или два входа элемента к -E. При этом внутренние сопротивления входов малы Rвн.вх.<Rн. Если на входах х1 и х2 появятся сигналы лог.1, то на выходе y элемента также появляется сигнал лог.1, так как диоды VD1, VD2 закрыты положительными напряжениями входных сигналов.
Рис.10.6. Электрическая диодная схема логического элемента И
Входные и выходные сигналы схемы будут соответствовать таблице истинности:
