2.4 Бесконтактные логические элементы
Электронные устройства, предназначенные для выполнения логических операций над цифровой информацией, называют логическими схемами.
Большинство таких схем относится к потенциальным: сигнал на входе и выходе представляется высоким и низким уровнями напряжения (1 или 0).
В зависимости от кодирования состояния сигнала различают положительную и отрицательную логику (схема управляется положи-тельными или отрицательными импульсами). Это значит, что для изменения состояния схемы надо на заданное время изменить уровень входного сигнала с 0 на 1 или с 1 на 0.
Основные логические функции:
Логические преобразования двоичных сигналов выполняются на базе элементарных операций алгебры Буля: логическое сложение, логическое умножение, логическое отрицание.
1 Логическое сложение (дизъюнкция), либо операция ИЛИ, обозначаемая знаками «V» или « + » (что-нибудь или все).
F
= X1
\/
X2
\/
X3\/
...\/XN
2 Логическое умножение (конъюнкция, операция И обозначаемая «/\», « . ») (все или ничего)
F = X1 /\X2 /\X3 /\ .... /\XN, F = X1 X2 X3
3 Логическое отрицание (инверсия), операция НЕ
F = X
Правила выполнения логических операций над двоичными переменными (2–переменных) имеют вид:
1 Операция ИЛИ 2 Операция И 3 Операция НЕ
0\/0 = 0 0/\0 = 0 0 = 1
0\/1 = 1 0/\1 = 0 1 = 0
1\/0 = 1 1/\0 = 0
1\/1 = 1 1/\1 = 1
4 Инверсия произведения (операция Шеффера) И – НЕ
F
= X1
X2
X3
-
X1
X2
Y
0
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
0
5 Инверсия суммы (операция Пирса) ИЛИ – НЕ
F
= X1\/X2\/X3-
F
= X1+
X2+
X3
-
X1
X2
Y
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
0
0
6 Самостоятельное значение имеет логическая операция ЗАПРЕТ
F = X1/\X2 F = X1 X2
Логические элементы, реализующие операцию ИЛИ называется элементами ИЛИ и т. д. Выходной сигнал F элемента ИЛИ равен 1, если хотя бы на один из входов подан сигнал 1.
Выходной сигнал элемента И равен 1, если одновременно на все входы подан сигнал 1.
Простейшие элементы И и ИЛИ могут быть построены на основе диодных ключей.
7 Y = X1 X2-+ X1 X2 – равнозначность
8 Y = X1 X2 + X1 X2 – неравнозначность (исключающее ИЛИ)
Х1 |
Х2 |
Исключающее ИЛИ |
Равнозначность |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
В зависимости от компонентов, на которых построены логические элементы И и ИЛИ, различают 4 типа логических элементов:
резисторно-транзисторные (РТЛ);
диодно-транзисторные (ДТЛ);
транзисторно-транзисторные (ТТЛ);
транзисторные (ЭСЛ).