Основы цифровой электроники и микропроцессорной техники

Схемы, в которых применяются сигналы только двух ти­пов-с ВЫСОКИМ и НИЗКИМ уровнями напряжения — называются цифровыми схемами. Цифровая электроника – это мир логических нулей и единиц.

Цифровой сигнал представляет собой чередование двух чет­ко определенных уровней напряжения. Для большинства цифровых схем, эти уровни характеризуются напряжением около 0 В (земля) и напряжением от + 3 до + 5 В.

Цифровые сигналы можно получить вручную, при­меняя механический переключатель. Рассмотрим простую цепь, показанную на рисунке. Когда контактный рыча­жок двухпозиционного пере­ключателя перемещается из верхнего положения в нижнее и обратно, формируется цифровой сигнал, форма которого показана на рисунке справа. В течение времени t₁ напря­жение равно 0 В, а на интервале t₂ оно равно + 5 В. В тече­ние времени t₃ напряжение опять становится равным 0 В (НИЗКИЙ уровень), а в течение времени t ₄ оно опять при­нимает значение + 5 В (ВЫСОКИЙ уровень).

Как контролировать цифровые сигналы? Рассмотрим цепь, изображенную на рисунке. Входной сигнал в ней формируется с помощью простого двухпозиционного переключателя и источника пита­ния. Индикатором выходного сигнала служит светоизлучаю­щий диод (СИД). Резистор (150 Ом) ограничивает ток, протекающий через СИД, до безопасной величины. Когда переключатель находится в верхнем положе­нии, соответствующем ВЫСОКОМУ уровню напряжения, на анод светодиода подается напряжение + 5 В. При этом СИД оказывается включенным в прямом направлении, ток через него возрастает и возникает излучение. Если переклю­чатель находится в нижнем положении, соответствующем НИЗКОМУ уровню, анод и катод светодиода заземлены, и он не излучает. Свечение светодиода соответствует ВЫ­СОКОМУ уровню напряжения, а отсутствие свечения — НИЗКОМУ уровню.

Из-за наводок и потерь напряжения сигналов не всегда принимает два значения, а обычно колеблется в некотором диапазоне. Выделяют области напряжений, которые относятся к высокому и низкому уровню.

Логический элемент И

Логический элемент И иногда называют элементом типа «все или ничего». На рисунке иллюстрируется принцип ра­боты элемента И с использованием механических переклю­чателей (ключей).

Что нужно сделать в схеме на рисунке, чтобы заставить лампу L на выходе схемы загореться? Чтобы это про­изошло, вы должны замкнуть оба ключа А и В. Другими словами, чтобы на выходе схемы горел свет, нужно замк­нуть ключ А и ключ В.

Логический элемент ИЛИ

Логический элемент ИЛИ иногда называют элементом ти­па «что-нибудь или все». На рисунке иллюстрируется прин­цип работы элемента ИЛИ с использованием обычных переключателей. Посмотрев на рисунке, вы можете убедить­ся, что лампа на выходе схемы будет гореть, если какой-ли­бо из ключей или оба сразу окажутся замкнутыми и, наобо­рот, не будет гореть, если оба ключа разомкнуты.

Дата добавления: 2014-01-04