Студент меңгеруі тиіс:

1. Базалық логикалық элементтердің құрылуын, жұмыс істеу принципін талдауды;

2. Логикалық элементтерді өзара түрлендіруді;

3. Берілген логикалық функцияға сәйкес келетін логикалық құрылғыны жинау;

4. Цифрлық логиканың элементтерін қажетті мақсатта қолдана білу;

5. Логикалық құрылғының күйін кез-келген әдіспен анықтауды;

6. Көп эмиттерлі транзистордың жұмысын;

7. Логикалық функцияларды ықшамдауды;

8. Берілген функция бойынша құрылғыны ықшамдап жинауды.

Жұмыстың қысқаша мазмұны

Логикалық элемент деп ақиқат немесе жалған пікірлерге байланысты туындайтын дербес сандық мағлұматтарды өңдеуге, түрлендіруге арналған құрылғыларды айтады. Пікірлер (суждения) қарапайым (элементар) және күрделі болып екіге бөлінеді. Қарапайым пікірлер математикалық символдармен белгіленетін екі аргументтен құралады. Қарапайым пікірлер бірігіп күрделі, құрама логикалық функцияларды туғызады. Элементар функциялардың саны, олардың комбинациясы формуласымен анықталынады. Мұндағыбүтін сандар. Мысалы,болса,, немесе. Егерболғанда,, яғни элементар функциялардың комбинациясы төрт түрлі (00, 01, 10, 11) болып құралады. Мұндай екі ортада пікірлер екі орнықты күйде бола алатын ЖӘНЕ, НЕМЕСЕ, ЕМЕС секілді логикалық элементтермен, қажет болса, олардың комбинациясымен еркін орындалады. Бұл элементтердің диодты немесе диодты-транзисторлы логика арқылы орындалуы іске асырылатын амалдың біршама кешігуін туғызады.

Сондықтан логикалық элементтердің басым көпшілігі транзисторлы-транзисторлы логика (ТТЛ) негізінде құрылады. Бұлардың амалды орындау жылдамдығы, ДТЛ- сериялы логикаға қарағанда ондаған есе жоғары. Бұл жұмыста K155 сериялы микросхемамен құрылған сондай логика талданады. ТТЛ – схемалардың базалық элементі ЖӘНЕ-ЕМЕС құрамасымен жасалады (1-сурет). Базалық логикалық элемент ретінде қолданылатын осы схеманың көмегімен көптеген логикалық функцияларды орындауға мүмкіндік бар. Оның кірісі - көп эмиттерлі транзистормен (VT1) құрылған ЖӘНЕ элементі.

Транзистордың жүктемесі ретінде базалық тізбектегі резисторы қарастырылады. Әрбір эмиттер мен ортақ база аралығы жеке диодты құрайды. Осы транзистордың барлық кірістік тізбектеріне (эмиттерлерге) бір мезгілде логикалық «1» - ге сәйкес келетін жоғары потенциал келтірілсе, транзистордың базасында сондай жоғары потенциал пайда болады. Осы потенциал оның коллекторлық тізбегі арқылы келесітранзистордың базасына жеткізіледі. Бұл транзистор шектелу режимінен қанығу режиміне ауысып, коллекторлық потенциалы логикалық «0» шамасына дейін төмендейді. Яғни,транзистор ЕМЕС – элементінің міндетін орындайды.

1-сурет. ЖӘНЕ – ЕМЕС типтегі ТТЛ-ның қарапайым схемасы.

Егер ЖӘНЕ элементінің бір кірісіне логикалық «0» деңгейіндегі потенциал келтірілсе, транзистор коллекторлық тізбегі бойынша қанығу режиміне ауысады. Оның коллекторлық потенциалы төмендеп, екінші транзистордың базасына лог.«0» потенциалы беріледі. Соған сәйкес, VT2транзисторымен құрылған кілттің коллекторында лог.«1» потенциалы орнайды. Сонымен, элементтің бір кірісінде лог.«0» пайда болса, оның шығысында лог.«1» туындайды. Сондықтан бұл схема n - кірісі бар ЖӘНЕ-ЕМЕС логикасын орындайтын құрама элемент.

Әдетте, транзисторының кірістік тізбектерінің саны 3-4 шамасынан артық болмайды. Мұндай схеманыңграфикалық шартты белгісі:

Логикалық элементтерді зерттеу барысында олардың графикалық шартты белгісінде көрсетілген логикалық функцияны орындайтынына көз жеткізу қажет. Сол үшін функцияның аргументтері комутациялаушы тумблерлер арқылы тағайындалады. Логикалық функцияның мәнін вольтметрмен өлшеу арқылы табуға болады. Бірақ осы амалды жарықтанғыш диодтар арқылы орындау әлдеқайда қолайлырақ. Жарықтанғыш диод тексерілетін схемаға ЕМЕС логикалық элементі арқылы қосылады (2-сурет). Диод жарықтану үшін ол арқылы жеткілікті мөлшерде ток өтуі тиіс.

2-сурет. Жарықтанғыш диодтың қосылуы және

оның графикалық шартты белгісі.

Егер 2а- суреттегі ЕМЕС элементінің кірісінде сәйкес потенциал туындаса, оның шығысында лог.«0» пайда болады. Осы кезде +5В ток көзінен резисторR, диод VD1 арқылы ток жүріп, диод жарық шығарып, лог.«1» аргументін дәлелдейді. Егер Х=0 болған жағдайда, ЕМЕС элементінің шығысында жоғары потенциал лог.«1» орнайды, диод VD1 арқылы ток жүрмейді, жарықтанбаған диодтың күйі лог.«0» мәнін бейнелейді. Үш элементтен құрылған тізбектің орынына оның 2б-суреттегі шартты белгісі қолданылады. Логикалық элементтерді динамикалық режимде зерттеу үшін 3- суретте көрсетілген схема қолданылады. Динамикалық режим логикалық элементтің кірісіне импульстық сигнал беру арқылы жүзеге асырылады. Импульстық сигнал көзі ретінде стендтегі жоғары жиілікті генератор G қолданылады.

3-сурет. Логикалық элементтерді динамикалық режимде тексеру.

Схемадағы Y=f(x) шартты белгісінің орнында кез-келген логикалық элемент орналасады. Элементтің кірістік тізбектерінің саны X_i оның тегіне байланысты. Логикалық элементтің бір кірісіне, мысалы генератордан импульстық процесстер келтірілсе, басқа тізбектердегі аргументтердің мәндері Х₂…Х_n комутациялаушы SA1÷SA10 тумблерлері арқылы тағайындалады. Кірістегі импульстық процесс осциллографтың 1- арнасыарқылы, шығысындағы процессарнасы арқылы тексеруден өткізіледі. Нәтижесінде, логикалық элемент орындайтын функцияның дұрыстығына көз жеткізіледі және оның кешігуі табылады.