Техническая реализация логических функций
Логические функции описывают условия функционирования дискретных устройств. Из теоремы о функциональной полноте следует, что для построения ДУ, реализующих произвольные логические функции (сколь угодно сложные), необходимо располагать совокупностью элементов, которые бы реализовали все функции, входящие в одну из функционально полных систем логических функций.
Условимся в дальнейшем логический элемент, реализующий некоторую функцию, называть именем этой функции (например, логический элемент ИЛИ-НЕ). Каждая функция реализуется определенным типом логического элемента.
Совокупность логических элементов, с помощью которых осуществляется техническая реализация выбранной функционально полной системы логических функций, будем называть функционально полной системой логических элементов.
Любая логическая (булева) функция от n переменных может быть реализована комбинационной схемой с n двузначными входами и одним выходом. Установившееся значение сигнала на выходе однозначно определяется установившимися значениями сигналов на входах.
|
|
Практическая реализация той или иной функции зависит от тех элементов, на которых строится данная схема.
В зависимости от используемых элементов различают два вида реализации функций: контактными и бесконтактными схемами. В контактных схемах входами являются обмотки реле, так что сама контактная схема представляет собой двухполюсник, составленный из двухполюсных элементов – замыкающих и размыкающих контактов реле, соответствующих входным переменным. При этом операции логического сложения и логического умножения соответствуют параллельному и последовательному соединению контактов или контактных цепей. Число букв в формуле определяет число контактов в схеме.
В бесконтактных схемах операции реализуются логическими элементами, а переменные соответствуют сигналам на входах этих элементов.
При этом для транзисторов под значением 0 сигнала будем понимать запирающее напряжение (ток), а под значением 1 – отпирающее напряжение (ток).
Это значит, что для схем на транзисторах типа p - n - p значение 1 сигнала соответствует «высокому» отрицательному потенциалу (отрицательная логика), например, для логических элементов серии «Логика-Т», а для схем на транзисторах n - p - n значение 1 сигнала – «высокому» положительному потенциалу (положительная логика), например, для интегральных логических элементов серии К155 и других серий.
Значение 0 сигнала в обоих случаях близко к нулевому потенциалу.
В каждой серии элементов имеются свои базовые логические элементы.
|
|
В настоящее время для обозначения дискретных устройств и релейных элементов на принципиальных электрических схемах имеется свой ГОСТ. Требования Государственных стандартов изложены в ЕСКД.
|
Релейно-контактные элементы обозначаются согласно ГОСТ 2.755-74 (коммутационные устройства и контактные соединения). Обмотки и контакты реле обозначаются, как показано на рисунке 2.1.
Бесконтактные логические элементы по ГОСТ 19.701-90 имеют вид условных графических обозначений независимо от технической реализации.
Условное графическое обозначение (УГО) показывает лишь функцию, которую реализует элемент, число входов и выходов, а техническую реализацию раскрывает уже специальная поясняющая надпись, указывающая, какой именно тип логического элемента применяется.
УГО двоичного логического элемента имеет форму прямоугольника, который может содержать три поля – основное и два дополнительных. В основном поле помещают символ функции, входы ЛЭ – с левой стороны, выходы – с правой.
Таблица 2.11 | |||||||
Повтори-тель | Инвертор (НЕ) | Дизъюнктор (ИЛИ) | Конъюнк-тор (И) | ИЛИ-НЕ | И-НЕ | ||
Не допускается:
- проставлять у входов и выходов УГО стрелки;
- поворачивать УГО;
- проводить входные и выходные линии на уровне горизонтальных сторон прямоугольника.
УГО рассмотренных логических элементов приведены в таблице 2.11.