Для начинающих. Просто о цифровой технике. Часть 2.

Более сложными, чем инверторы, являются логические элементы И и ИЛИ. Они имеют два или более входов и один выход. Чаще всего используются элементы с двумя входами и тогда их в некоторых наших схемах обозначают как 2И и 2ИЛИ.

Элемент И (AND, &) часто называют схемой совпадения.

Рис. 1.

Действительно, на выходе появится логическая 1 только в том случае, когда на оба входа будут поданы сигналы высокого ЛУ (1). Исходя из этого, сразу возникает мысть о применении такого элемента в качестве "электронного тумблера".

Рис. 2.

Если мы соединим вход В с общим проводом (т.е. подадим на него логический 0), а на вход А будем подавать импульсный сигнал, то на выходе никаких импульсов не будет. Если же мы подадим на вход В высокий ЛУ (соединим его с источником питания), то на выходе получим такую же последовательность импульсов, как и на входе А. Действительно, если на А присутствует 1, то и на выходе тоже 1, когда на А присутствует 0, то на выходе тоже будет 0.

Братом близнецом (но не однояйцевым :)) элемента И является более распространенный элемент И-НЕ (NAND), у которого выходной сигнал элемента И инвертируется инвертером.

Рис. 3.

Что интересно, логика работы переключателя, приведенного на рис. 2, не изменится при замене элемента И на И-НЕ не изменится. Только при подаче на вход В сигнала запрета (логического 0), то на выходе будем

У элементов И и И-НЕ есть еще одно любопытное свойство: если мы объединим входы, то эти элементы превратятся простые инверторы.

Рис. 4.

Близки по своим свойства к элементам И элементы ИЛИ (OR), но логика их работы отличается. На выходе элемента иЛИ будет присутствовать логическая 1, если она присутствует хотя бы на одном из входов.

Рис. 5.

И из ИЛИ тоже можно сделать выключатель, как и из И, только здесь запрещающим уровнем на входе В будет ...... 1. Ее присутствие не даст просочится нолику на выход.

Как и у И, у ИЛИ есть брат - ИЛИ-НЕ. Понятно что у него выходные уровни будут инвертированы относительно ИЛИ. При объединении входов мы опять получим простой инвертор.

А теперь немного практики. Для иллюстрации я собрал на микросхеме К555ЛА3 генератор пачек импульсов вот по такой схеме.

Рис. 6.

На элементах NAND1, NAND2 собран генератор управляющих импульсов, частота которых составляет около 53 Гц. С его выхода (вывод 6) управляющие логические уровни подаются на один из входов элемента NAND3, который вместе с элементом NAND4 образует генератор импульсов с частотой около 2,5 кГц. При низком ЛУ на выводе 12 генератор не работает, а при высоком работает.

Собрал на макетке методом "дохлого жучка", т.е. микросхема лежит на плате выводами вверх.

Рис. 7.

Подключаю к выводам 6 и 8 щупы осциллографа.

Рис. 8.

Осциллограммы подтверждают, что запрещающим на выводе 12 является низкий логический уровень.

Думаю, что наиболее известной логической микросхемой 70-х начала 80-х была 155ЛА3, включавшая в себя четыре элемента 2И-НЕ. Это как КТ315 среди транзисторов. Что только на ней не собирали! От простых RC-генераторов до измерителей емкости. Без этих микросхем не обходились схемы электронных телеграфных ключей, электронных часов, частотомеров и, даже, игр.

Я собирал свой первый электронный ключ по схеме, опубликованной в Радио №3 за 1983 год.

Рис. 9.

Вот такая простая схема всего на двух микросхемах. Правда, пришлось вначале добавить еще одну ЛА3, на которой был собран управляемый звуковой генератор, чтобы изучать телеграф на слух.

Всем здоровья и успехов!