Краткие теоретические сведения. Логические элементы реализуют различные логические функции

Логические элементы реализуют различные логические функции. С помощью этих элементов производят подключение и отключение оборудования согласно режимам технологических процессов и осуществляют их оптимизацию в заданных условиях, принимая наличие или отсутствие каждого условия за определенный уровень напряжения электрического сигнала. В зависимости от компонентов, из которых построены логические элементы, различают четыре типа логических элементов: резисторно-транзисторные (РТЛ), диодно-транзисторные (ДТЛ), транзисторно-транзисторные (ТТЛ), транзисторные (ТЛ).

Простейшие ЛЭ реализуют основные логические функции И, ИЛИ, НЕ, электрические схемы которых изображены на рис. 13.1, а функциональные схемы – на рис. 13.2. При этом символом «1» обозначается наличие сигнала (высокий уровень напряжения), а символом «0» – отсутствие сигнала (низкий уровень напряжения).

Операция логического умножения (конъюнкция) реализуется с помощью схемы И (рис. 13.1 а). Сигнал на выходе «Y» схемы появляется только при наличии сигналов, соответствующих уровню «1» на всех «т» входах «Х».

Операция ИЛИ – логическое сложение (дизъюнкции) – реализуется с помощью схемы, изображенной на рис. 13.1 б. Сигнал на выходе «Y» схемы появляется в том случае, если хотя бы на одном из «m» входов «X» имеется сигнал, соответствующий «1».

Рисунок 13.1 – Электрические схемы логических элементов,

реализующих функции И (а), ИЛИ (б), НЕ (в)

Операция логического отрицания (инверсии) реализуется с помощью ЛЭ НЕ (рис. 13.1 в). При подаче на вход «X» схемы сигнала, соответствующего «1» на выходе «Y» будет «0» и наоборот: при подаче на вход сигнала Х=0, Y=1.

Схема ЛЭ И (схема совпадения), изображенная на рис. 13.1 а, выполнена на диодах, которые включены таким образом, что в исходном состоянии при отсутствии входных сигналов (на входе уровень «0») на входах Х1-X3 диоды VD1, VD2, VD3 открыты. Их сопротивление мало и практически все напряжение источника +Ек падает на резисторе R. На выходе этой схемы будет «0» (логический ноль). При подаче сигналов, соответствующих WP, одновременно на все входы диоды закроются, и на выходе «Y» схемы установится уровень напряжения, соответствующий «1» (логической единице).

Диодно-резистивная схема логического элемента ИЛИ, изображенная на рис. 13.1 б, является собирательной, так как сигнал, поступающий на любой из входов «X» схемы, проходит на выход «Y». В исходном состоянии диоды VD1, VD2, VD3 закрыты, на выходе «Y» схемы уровень «0».

При подаче сигнала «1» хотя бы на один вход (например, Х1), соответствующий диод (VD1) отпирается и на выходе «Y» будет «1».

Рисунок 13.2 – Условные обозначения логических элементов

И (а), ИЛИ (в), НЕ (а)в функциональных схемах

Рисунок 13.3 – Принцип построения и условные обозначения

логических элементов И-НЕ (а), ИЛИ-НЕ (б)

Электрическая схема элемента НЕ (инвертора) (рис. 13.1 в), собрана на транзисторе VT. При отсутствии сигнала на входе (Х=0) транзистор, работающий в ключевом режиме, закрыт, и на выходе будет Uвых = Ек, т.е. Y=1. При подаче на вход сигнала «1» транзистор VT откроется, и всё напряжение источника +Ек упадет на сопротивлении резистора Rк, на выходе будет «0».