Логические элементы И

Логические элементы И которые вам придется использовать наиболее часто, собраны на диодах и транзисторах, находящихся в корпусе ИС. Чтобы показать на схеме логический элемент И, мы используем условное обозначение,
представленное на рис. 3.2. Это стандартное обозначение элемента И применяется независимо от того, на чем он собран на реле, переключателях, пневматических устройствах, отдельных диодах и транзисторах или на ИС. Указанный символ вы должны запомнить и всегда использовать его для обозначения логического элемента (вентиля) И.

Термин «логический» обычно применяют по отношению
к процедуре принятия решения. В таком случае можно сказать, что логический элемент это «такая схема, которая, «основываясь» на входных сигналах, «может решать», что ей ответить на выходе «да» или «нет». Как мы уже выяснили, схема логическою элемента И на рис. 3.1 отвечает «да» (на выходе загорается лампа) только в том случае, когда на оба ее входа поданы сигналы «да» (оба ключа
замкнуты).

Теперь рассмотрим реальную схему, подобную той, которую вы будете собирать в лабораторном практикуме. Логический элемент И на рис. 3.3 подсоединен к входным ключам А и В. Индикатором выхода служит светодиода. Если на входах А и В возникают сигналы НИЗКОГО логического уровня (земля), то светодиод не излучает. Эта ситуация символически записана в строке 1 таблицы на рис. 3.4. Заметим, что в строке 1 входные и выходные сигналы

обозначены соответствующими двоичными цифрами. Согласно строке 1, если на оба входа поданы двоичные нули, то на выходе логическою элемента также возникает двоичный нуль. Внимательно рассмотрите все возможные комбинации состояний ключей А и В на рис. 3.4. Обратите внимание на
то, что двоичная единица на выходе элемента (см. строку 4) возникает только в том случае, когда на оба входа А и В поданы двоичные единицы.

Двоичной единице, или напряжению ВЫСОКОГО уровня, в точках А, В или У соответствует потенциал + 5 13 относительно земли. Двоичный нуль, или напряжение НИЗКОГО уровня, в точках А, В или У определяется как
напряжение, соответствующее потенциалу земли (точнее, близкое к потенциалу земли, т.е. к нулю). Мы применяем здесь так называемую положительную логику, поскольку для получения двоичной единицы используется положительное напряжение 5 В. При работе с цифровыми электронными устройствами вы чаще всего будете иметь дело с положительной логикой.

Таблица, показанная на рис. 3.4, называется таблицей
истинности. В этой таблице для логического элемента И указаны все возможные комбинации сигналов на входах А и В и соответствующие сигналы на выходе. Таким образом, приведенная таблица истинности дает исчерпывающую
характеристику работы этого логического элемента, т.е. описывает логическую функцию И. Таблицу истинности для логической функции И вам следует запомнить. Отличительное свойство логического элемента И состоит в том, что на его выходе появляется сигнал ВЫСОКОГО логического уровня только тогда, когда на все ею входы подаются также сигналы ВЫСОКОГО уровня. На рис. 3.4 показано, что в столбце выхода логическая 1 имеется только в строке 4,
в то время как в остальных строках стоят логические 0.

Итак, вы запомнили условное обозначение и таблицу истинности для логического элемента И. Теперь мы познакомимся с принятым способом записи следующей операции: "входной сигнал А связан логической функцией И со
входным сигналом В, в результате чего на выходе схемы
появляется сигнал Y" Сокращенный способ записи этого утверждения называется его булевым выражением (термин «булево» заимствован из булевой алгебры логики). Булевы выражения − это универсальный язык, используемый инженерами и техниками в цифровой электронике. На рис. 3.5 приведены различные способы описания того факта, что вход А связан с входом В (логической функцией И), в результате чего на выходе появляется сигнал У.
В верхней строке на рис. 3.5 показано, каким образом можно объяснить этот факт словами. В следующей строке приведено соответствующее булево выражение. Заметьте, что знак умножения в виде точки (•) здесь использован для обозначения функции И (логического умножения) в булевом выражении. Таким образом, на рис. 3.5 иллюстрируются четыре обычно используемых способа описания того, что входы А и В связаны функцией логического умножения И.
Все эти способы находят широкое применение, и каждый, кто имеет дело с цифровой электроникой, должен их хорошо знать.

Задания для самопроверки

Выполняя следующие задания, проверьте, хорошо ли вы усвоили изложенный материал.

1. Со стороны выхода условное обозначение логического элемента И выглядит (плоским, заостренным, закругленным).

2. Запишите булево выражение для логического элемента И с двумя входами.

3. Если на оба входа схемы (см. рис. 3.3) поданы логические
сигналы ВЫСОКОГО уровня, то на выходе У появится сигнал уровня и СИД (будет излучать, не будет излучать).

Дата добавления: 2014-01-20