Nicron #37 05 июня 1997

Железо

Железо - логические схемы.

╔══════════════════════════════════════════════════════════════╗
║▒▒▒▒▒▒▒▒▒░ "Железная"... логика! ░▒▒▒▒▒▒▒║
╚══════════════════════════════════════════════════════════════╝
(C) KLIM

   Важной  особенностью  цифровой  техники является однотипность
элементов   и  узлов,  из  которых  собираются  самые  различные
устройства    современной    радиоэлектроники,    автоматики   и
вычислительной  техники.  Подобный  принцип  построения  сложных
устройств   из  ограниченного  числа  простых  элементов  широко
используется в технике.
   В   цифровой   технике   любую   сложную   схему  переработки
информации,   предназначенную,   например,  для  вычисления  или
автоматического   управления,  можно  составить  всего  из  трех
основных  логических  элементов  И,  ИЛИ  и НЕ и триггера. Более
того, сам триггер состоит из логических элементов. Рассмотрим их
назначение и работу.

		       ЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

Логический элемент ИЛИ моделирует операцию логического сложения,
или, как ее еще называют, операцию дизъюнкции. Алгебраически эта
операция  записывается  следующим образом: A+B=C . Буквами A и B
обозначены простые высказывания, или двоичные переменные, буквой
C-сложное  высказывание, или переключательная функция. Последнее
название   показывает,   что  функция  зависит  от  переключений
переменных  A  и  B. Переменная C должна равняться 1, если A и B
равны  1  по  отдельности  или  одновременно.  Зависимость между
двоичными  переменными A и B и переключательной функцией C может
быть  задана  в  виде таблицы истинности; в ней написаны условия
истинности  сложного  высказывания  в  зависимости от истинности
простых высказываний.

			A B C
			-----
			0 0 0
			0 1 1
			1 0 1
			1 1 1

Электрическая цепь, реализующая эту функцию, должна иметь сигнал
на выходе, если имеется сигнал хотя бы на одном из входов.











   На  рисунках 1 и 2 показанны схемы логического элемента ИЛИ с
применением  кнопок (1) и диодный логический элемент ИЛИ (2). На
рисунке 3 показано условное обозначение элемента ИЛИ.
   Логический   элемент   И   выполняет   операцию   логического
умножения,    или   конъюнкции.   Алгебраически   эта   операция
записывается  следующим образом:C=A*B, при этом C=1 только в том
случае,  если  A  и  B  одновременно  равны 1. Эти правила можно
записать в виде следующей таблицы:

			A B C
			-----
			0 0 0
			0 1 0
			1 0 0
			1 1 1

Электрическая   цепь,  соответствующая  логической  операции  И,
должна  иметь сигнал на выходе только в том случае, если имеются
сигналы  одновременно на всех входах. Проще всего эта логическая
операция  моделируется  при  последовательном  соединении кнопок
рисунок  4. Очевидно, что лампа C загорится только в том случае,
если  одновременно  нажаты  кнпки  A  и  B. На рисунке 5 показан
диодный  логический  элемент  И.  На рисунке 6 показано условное
обозначение логического элемента И.









   Логический  элемент  НЕ  выполняет  операцию  отрицания,  или
инверсии, алгебраически она записывается следующим образом:
  _
C=A,  при  этом  на выходе будет сигнал 1, если на входе имеется
сигнал  0  и,  наоборот,  выходной  сигнал  равен  0 при входном
сигнале  1.  Работа  элемента  НЕ  записывается в виде следующей
таблицы:

			A C
			---
			0 1
			1 0

Электрическая  цепь,  моделирующая  логическую  операцию  НЕ,  и
условное  обозначение  этого  логического  элемента  показаны на
рисунках  7,  8.  В электрических цепях эта операция реализуется
только   с   помощью  активных  элементов,  усиливающих  сигнал,
например транзисторов.
   Работу  трех основных логических элементов И, ИЛИ, и НЕ лучше
всего понять, изготовив наглядные пособия.

















В следующем номере мы ознакомимся с триггером - основным
элементом в цифровой технике.

[ Продолжение следует ].