Инвертор

Все логические элементы, рассмотренные до сих пор, имели по крайней мере два входа и один выход. В отличие от них в схеме НЕ, часто называемой инвертором, есть только один вход и один выход. Основная функция схемы НЕ (инвертора) состоит в том, чтобы обеспечивать, на выходе сигнал, противоположный сигналу на входе. Условное обозначение инвертора показано на рис. 3.9.

Если бы мы подали логический сигнал I на вход А схемы на рис. 3.9, то на выходе У получили бы противоположный сигнал, т.е. логический 0. Мы говорим, что инвертор дополняет или инвертирует входной сигнал. На
рис. 3.9 написано также булево выражение для логической
функции НЕ, или функции инвертирования. Обратите внимание на использование черты (¯) над обозначением выходного сигнала: эта черта укатывает на то, что входной сигнал А инвертирован, или взято его дополнение. Булев терм (член) А читается как «не А».

Таблица истинности для инвертора приведена на рис. 3.10. Если уровень напряжения на входе инвертора НИЗКИЙ, то на выходе появится сигнал ВЫСОКОГО уровня. Однако если входное напряжение будет иметь ВЫСОКИЙ

уровень, то на выходе мы обнаружим сигнал НИЗКОГО уровня. Как вы уже уяснили, выходной сигнал инвертора всегда противоположен входному. В приведенной таблице истинности характеристики инвертора описаны также и в терминах двоичных нулей и единиц.

Теперь вы уже знаете, что при прохождении сигнала через инвертор входной сигнал инвертируется или дополняется. Мы можем также сказать, что входной сигнал при этом отрицается. Отсюда следует, что понятия «отрицание»,
«дополнение» и «инверсия» означают одно и то же. На рис. 3.11 показана схема устройства, в котором входной сигнал А проходит через два инвертора. Этот сигнал сначала инвертируется и получается сигнал «не А» (А), а затем
инвертируется вторично и получается сигнал «двойное не А» (А). Переходя на язык двоичных чисел, находим, что логическая единица на входе, инвертированная дважды, дает исходную двоичную единицу. Следовательно, мы нашли, что А равно А. Таким образом, булев терм с двумя верхними чертами эквивалентен самому терму, стоящему под ними. как показано в нижней части рис. 3.11.

Вы теперь знаете условное обозначение, булево выражение и таблицу истинности для инвертора, ими вам неизбежно придется пользоваться в повседневной работе с цифровыми электронными устройствами.

Задания для самопроверки

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

8. Если на вход А схемы (см. рис. 3.9) подано напряжение
ВЫСОКОГО уровня, то на выходе У инвертора появится напряжение ___ уровня.

9. Если на вход А схемы (см. рис. 3.11) слева от инвертора
подать сигнал НИЗКОГО уровня, то на выходе справа
от инвертора возникает сигнал ______________ уровня.

10. Запишите булево выражение, применяемое для описания
действия инвертора.

11. Запишите два слова, которые используют для замены
термина «инвертирование».

5. Логический элемент И−НЕ

Логические элементы И, ИЛИ и НЕ представляют собой три основных типа схем, из которых компонуются все цифровые электронные устройства. Логический элемент И − НЕ реализует логическую функцию И − НЕ или инвертированное И. Стандартное условное обозначение логических
элементов И − НЕ показано на рис. 3.12,а. Символ инвертора (небольшой кружок) с правой стороны обозначения творит об инвертировании результата логической операции И.

На рис. 3.12, б раздельно показаны логический элемент
И и инвертор, совместное использование которых обеспечивает ту же логическую функцию И − НЕ. Обратите внимание также на булевы выражения (А·В) и () соответственно для логического элемента И и элемента И − НЕ,
приведенные на рис. 3.12, б.

Таблица истинности для логического элемента И − НЕ дана на рис. 3.13 (правый столбец). Заметьте, что столбец для элемента И НЕ получается путем инвертирования выходов элемента И, которые приведены в той же таблице
для сравнения.

Логические элементы И-НЕ используются в схемах промышленной электроники, а также в цифровых электронных устройствах всех типов. Поэтому вам необходимо хорошо запомнить условное обозначение, булево выражение и таблицу истинности для логического элемента И − НЕ.
Отличительное свойство логического элемента И-НЕ состоит в том, что на его выходе появляется сигнал НИЗКОГО уровня только тогда, когда на все его входы подаются сигналы ВЫСОКОГО уровня. Столбцы выхода на рис. 3.13
показывают, что только комбинация, соответствующая четвертой строке, дает на выходе элемента И-НЕ логический, а во всех других случаях на выходе формируется сигнал логической 1.

Задания для самопроверки

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

12. Со стороны выхода условное обозначение элемента И-НЕ имеет (плоскую, заостренную, закругленную) форму с добавлением инвертирующего кружка.

13. Запишите булево выражение для логического элемента
И-НЕ с двумя входами.

14. Если на оба входа А и В схемы (см. рис. 3.12, а) поданы сигналы ВЫСОКОГО логического уровня, то на выходе У логического элемента И-НЕ появится сигнал ______ уровня. Этот случай__ (отражает, не отражает) уникальное свойство логического элемента И-НЕ

6. Логический элемент ИЛИ−НЕ

Логический элемент ИЛИ−НЕ называют еще по-другому
элементом отрицания ИЛИ. Это говорит о том, что для реализации функции

ИЛИ−НЕ выход элемента ИЛИ должен быть инвертирован. Условное обозначение логического элемента ИЛИ−НЕ показано на рис. 3.14, а. Заметьте, что условное обозначение элемента ИЛИ−НЕ совпадает с обозначением элемента ИЛИ, за исключением небольшого кружка справа, указывающего на инвертирование. На рис. 3.14,6 логическая функция ИЛИ−НЕ реализуется путем комбинирования логического элемента ИЛИ с инвертором. Здесь же дано булево выражение (А + В) для логической функции ИЛИ, а для полной логической функции ИЛИ−НЕ оно имеет вид .

Таблица истинности для логического элемента ИЛИ−НЕ приведена на рис. 3.15. Обратите внимание на то, что выход логического элемента ИЛИ−НЕ является точным дополнением выхода элемента ИЛИ. Значения выходов логического элемента ИЛИ даны в той же таблице для
сравнения.

Постарайтесь теперь запомнить условное обозначение, булево выражение и таблицу истинности для логического элемента ИЛИ НЕ. Эти сведения часто будут нужны вам в вашей работе с цифровыми электронными устройствами.
Отличительное свойство логического элемента ИЛИ−НЕ состоит в том, что на его выходе появляется сигнал ВЫСОКОГО логического уровня только тогда, когда на все его входы подаются сигналы НИЗКОГО логического уровня.
Как показано в столбце выхода на рис. 3.15, единица появляется только в первой строке таблицы истинности для элемента ИЛИ НЕ, в остальных же строках на выходе получается 0.

Задания для самопроверки.

15. Со стороны выхода условное обозначение логического элемента ИЛИ−НЕ имеет (плоскую, заостренную, закругленную) форму с добавлением инвертирующего кружка.

16. Запишите булево выражение для логического элемента
ИЛИ−НЕ с двумя входами.

17. Если на вход А схемы (см. рис. 3.14) поступит сигнал
НИЗКОГО логического уровня, а на вход В сигнал ВЫСОКОГО уровня, то на выходе Y логического элемента ИЛИ−НЕ появится сигнал ________ уровня. Этим свойством по отношению к выходу обладает _________ (только, не только) логический элемент ИЛИ−НЕ.

18. Если на оба входа схемы (см. рис. 3.14) поданы сигналы
НИЗКОГО логического уровня, то на выходе Y логическою элемента ИЛИ−НЕ появится сигнал __________ уровня. Таким свойством по отношению к выходу обладает _________ (только, не только) логический элемент ИЛИ НЕ.

Дата добавления: 2014-01-20