Л а б о р а т о р н а я р а б о т а №1

ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И

ЦИФРОВЫХ МИКРОСХЕМ

Цель работы: Изучение основных логических элементов. Приобретение практических навыков при работе с цифровыми микросхемами.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Логические элементы

Логическими элементами (ЛЭ) называются функциональные устройства, с помощью которых реализуются элементарные логические функции.

ЛЭ работают с двоичным кодированием информации, которое характеризуется двумя уровнями напряжения двоичной переменной. Высокий уровень напряжения обозначают цифрой 1 или буквой H. Низкий уровень напряжения обозначают цифрой 0 или буквой L.

В зависимости от уровня напряжения, при котором воспринимается или вырабатывается информация, различают прямые и инверсные входы и выходы логических элементов.

Прямым считается такой вход (выход), на котором двоичная переменная имеет значение 1, когда уровень напряжения на этом входе (выходе) соответствует состоянию, принятому за 1.

Если двоичная переменная на входе (выходе) имеет значение 1 при уровне напряжения на нем, соответствующем состоянию, принятому за 0, такой вход (выход) называется инверсным.

Каждый ЛЭ преобразует последовательность входных сигналов в последовательность выходных сигналов или сигнал. Способ преобразования чаще всего описывается:

• логическим выражением;

• в виде таблицы истинности, которая отображает значение выходного сигнала, соответствующее конкретному набору значений входных сигналов;

• в виде временных диаграмм (зависимостей во времени значений выходного сигнала от значений входных сигналов).

1.2. Простейшие логические элементы

Логический элемент НЕ

Реализует функцию логического отрицания (инверсии):

На рисунке 1.1 представлены условно-графическое обозначение (а), таблица истинности (б) и диаграмма работы (в) ЛЭ НЕ.

	Х1 F 0 1 1 0
а) – УГО	б) – таблица истинности	в) – диаграмма работы
Рисунок 1.1 – Логический элемент НЕ

Логический элемент И

Реализует операцию логического умножения (конъюнкции):

F=X1*X2 или Х^X2

На выходе ЛЭ И (рисунок 1.2) сигнал 1 появится только тогда, когда на всех его входах присутствуют сигналы 1.

	Х1 Х2 F 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
а) – УГО	б) – таблица истинности	в) – диаграмма работы
Рисунок 1.2 – Логический элемент И

Логический элемент ИЛИ

Реализует операцию логического сложения (дизъюнкции):

F = Х1+Х2 или F = Х1٧Х2.

На выходе ЛЭ ИЛИ (рисунок 1.3) сигнал 1 появится тогда, когда хотя бы на одном из его входов присутствует сигнал 1.

	Х1 Х2 F 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
а) – УГО	б) – таблица истинности	в) – диаграмма работы
Рисунок 1.3 – Логический элемент И

ЛЭ И, ИЛИ, НЕ предназначены для выполнения трех основных операций (конъюнкция, дизъюнкция, инверсия) цифровой логики над дискретными сигналами. Иначе эти элементы называют основными.

Логический элемент И-НЕ

Является комбинацией ЛЭ И и НЕ.

На выходе ЛЭ И-НЕ (рисунок 1.4) сигнал уровня 0 будет в том случае, когда на всех его входах присутствует сигнал уровня 1.

	Х1 Х2 F 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0
а) – УГО	б) – таблица истинности	в) – диаграмма работы
Рисунок 1.4 – Логический элемент И-НЕ

Логический элемент ИЛИ-НЕ

Является комбинацией ЛЭ ИЛИ и НЕ.

На выходе ЛЭ ИЛИ-НЕ (рисунок 1.5) сигнал уровня 1 будет только в том случае, когда на обоих его входах присутствует сигнал уровня 0.

	Х1 Х2 F 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0
а) – УГО	б) – таблица истинности	в) – диаграмма работы
Рисунок 1.5 – Логический элемент ИЛИ-НЕ