Для начинающих. Логика ИЛИ.

В этой статье я расскажу о логических элементах ИЛИ и ИЛИ-НЕ.

Для начала познакомимся с моделью элемента ИЛИ (OR).

Рис. 1. Модель элемента ИЛИ.

Сразу видно отличие от элемента И. Здесь для для появления высокого логического уровня (ЛУ) на выходе Y нужно замкнуть любой из тумблеров, что эквивалентно подачи на любой из входов высокого ЛУ. А для элемента И , чтобы получить высокий ЛУ на выходе, высокий ЛУ нужно было подавать на оба входа. Теперь об условном обозначении элемента иЛИ и о его таблице истинности.

Рис. 2. Условное обозначение и таблица истинности элемента ИЛИ.

Перейдем к схеме элемента:

Рис. 3. Схема реализации элемента ИЛИ на двух транзисторах.

Схема простая: если на обоих входах низкие ЛУ, то оба транзистора закрыты и на выходе Y низкий ЛУ. Если на одном или одновременно на обоих входах появится высокий ЛУ, то один или два транзистора откроются и через них напряжение питания попадет на выход элемента, там будет высокий ЛУ.

Так же, как и в случае с элементом ИЛИ, элемент И скрещивают с элементом НЕ и получается элемент 2ИЛИ-НЕ. Я думаю, что вы уже представили себе его схему и условное обозначение. Ведь для этого нужно всего лишь переставить резистор их цепи эмиттеров в цепь коллекторов транзисторов.

Рис. 4. Простейшая схема реализации элемента 2ИЛИ-НЕ.

Если на обоих входах низкие ЛУ, то оба транзистора закрыты и на выход Y через резистор поступает напряжение питания, т.е. там высокий ЛУ. Если на одном или одновременно на обоих входах появится высокий ЛУ, то один или два транзистора откроются и замкнут выход на общий провод, там будет низкий ЛУ. Можно поступить более логично, подсоединив к элементу ИЛИ элемент НЕ.

Рис. 5. Схема и условное обозначение элемента 2ИЛИ-НЕ.

В этом случае, если на резисторе R1 высокий ЛУ, то транзистор VT3 открывается и замыкает выход на общий провод. Если на резисторе R1 низкий ЛУ, то транзистор VT3 закрыт и на выход Y поступает напряжение питания.

И еще, я думаю, вы догадались, что если есть элемент 2ИЛИ-НЕ, то должен быть и элемент 3ИЛИ-НЕ и т.д. Так и есть, просто нужно присоединить еще параллельно транзисторам VT1, VT2 еще один или несколько транзисторов.

Есть и еще одно сходство между элементами И и ИЛИ. Если мы соединим входы элемента 2ИЛИ-НЕ, то как и в случае с элементом 2И-не, у нас получится просто инвертор. Вот почему во многих схемах предлагают использовать микросхемы 561ЛА7 (4 элемента 2И-НЕ) или 561ЛЕ5 (4 элемента 2ИЛИ-НЕ). Даже цоколевка у них одинаковая.

Рис. 6. Внешний вид и цоколевка микросхемы 561ЛЕ5.

Не забываем, что напряжение питания в логических микросхемах чаще всего подается на вывод с максимальным номером (в данном случае - 14), а к общему проводу присоединяется вывод с номером в два раза меньше (в данном случае - 7).

И еще следует помнить, что эквивалентны элементы 2И-НЕ и 2ИЛИ-НЕ, только в том случае, если два входа соединены вместе, т.е. они работают как инверторы. Если же входы элемента не соединены и на них подаются разные логические уровни, то логика их работы отличается.

Ну и теперь практическая схема реле времени, в котором можно использовать любую из перечисленных микросхем.

Рис. 7. Схема реле времени.

Резисторы R1, R2 и конденсатор С1 образуют времязадающую цепь: конденсатор разряжается через цепочку резисторов. Чем больше емкость конденсатора и сопротивление резисторов, тем дольше конденсатор будет разряжаться, тем больше время выдержки. Это время можно менять резистором R2, даже сделать для него шкалу и откалибровать.

Итак, в исходном состоянии конденсатор С1 разряжен, на входах DD1 низкий ЛУ, а на ее выходе - высокий. Следующие два элемента DD2, DD3 и резисторы R4, R5 образуют знакомый вам по предыдущей статье триггер Шмитта. На его выходе ЛУ такой же, как на входе, т.е. высокий. Тогда на выходе инвертора DD4 будет низкий ЛУ, а значит транзистор будет закрыт и светодиод HL1 не светится.

Замкнем на несколько секунд кнопку S1, при этом конденсатор С1 зарядится через резистор R3 до напряжения питания. После отпускания кнопки он будет разряжаться. При этом на входах DD1 будет высокий ЛУ, а на его выходе - низкий. Этот низкий уровень через триггер передастся на вход инвертора DD4 и на его выходе появиться высокий ЛУ, который откроет транзистор; светодиод будет светится. Возникает вопрос: а зачем нужен тут триггер Шмитта?

В процессе медленного уменьшения напряжения на С1, элемент DD1 где-то на пороге между нулем и единицей может оказаться в линейном аналоговом режиме. Что приводит к нестабильности работы схемы, так как напряжение на его выходе будет не определенного уровня. Чтобы это не оказывало влияния на работу схемы, в неё и добавлен триггер Шмитта на элементах DD2 и DD3, который может принимать только четкое значение - ноль или единица. Гистерезис триггера Шмитта устранит нестабильность, вносимую в схему элементом D1.1, находящимся в пограничном состоянии (между нулем и единицей).

Когда конденсатор С1 разрядится до уровня срабатывания триггера, на выходе триггера появится высокий ЛУ, а на выходе инвертера - низкий. Транзистор закроется и светодиод погаснет.

Ну а для чего приспособить эту схему вы решите сами, ведь она может включать не только светодиод, но и что-то посерьезней.

Всем успехов и здоровья!