Бесконтактные логические элементы. Электронные устройства, предназначенные для выполнения логических операций над цифровой информацией

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 = X ₁ \/ X ₂ \/ X ₃\/...\/ X_N

2 Логическое умножение (конъюнкция, операция И обозначаемая «/\», «.») (все или ничего)

F = X₁ /\X₂ /\X₃ /\.... /\X_N, 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 = X ₁ X ₂ X ₃

X 1	X 2	Y

5 Инверсия суммы (операция Пирса) ИЛИ – НЕ

F = X ₁\/ X ₂\/ X ₃^- F = X ₁+ X ₂+ X ₃

X 1	X 2	Y

6 Самостоятельное значение имеет логическая операция ЗАПРЕТ

F = X ₁/\ X ₂ F = X ₁ X ₂

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 = X ₁ X ₂^-+ X ₁ X ₂ – равнозначность

8 Y = X ₁ X ₂ + X ₁ X ₂ – неравнозначность (исключающее ИЛИ)

Х 1	Х 2	Исключающее ИЛИ	Равнозначность

В зависимости от компонентов, на которых построены логические элементы И и ИЛИ, различают 4 типа логических элементов:

1 Резисторно-транзисторные (РТЛ);

2 Диодно-транзисторные (ДТЛ);

3 Транзисторно-транзисторные (ТТЛ);

4 Транзисторные (ЭСЛ).