Что такое логика решений. Возьмем игру в шахматы. На первый вид это сложная и не понятная игра, но это только на первый. В этой игре есть простая логика решений, каждая фигура ходит только по своим простым правилам. Каждый ход фигур можно прокрутить в голове. Так и все программы и схемы подчиняются своей строгой логике. Она в свою очередь обязана своим происхождением логическим элементам.
Логические элементы - это интегральные микросхемы, на выходах которых формируются выходные сигналы. Логические элементы имеют один, два или несколько входов. Сейчас мы рассмотрим логический элемент, важнейший строительный блок в электронике. По сути, логический элемент - это электрическая цепь, состоящая из двух или более переключателей, соединенных последовательно или параллельно.
Использование логики в элементах
Начинающему радиолюбителю сделать схему на логических элементах не так просто. Но можно попробовать сделать такую схему, которая считает .сколько раз открылась дверь в дом, и вы так можете определить количество входов и выходов.
Состояние входов и выходов логических элементов, определяют терминами:
Высокий уровень напряжения - логическая 1
Низкий уровень напряжения - логический 0
В электронной схеме высокий уровень напряжения соответствует 5 вольт на выходе ИМС, а низкий уровень - нулевой потенциал.
Основные логические элементы
Обычно работают с пятью логическими элементами: И, ИЛИ, инвертор НЕ, И-НЕ и ИЛИ-НЕ.
Выходные сигналы всех этих элементов для всех возможных комбинаций входных уровней написаны в таблицах ниже.
Название каждого логического элемента происходит от логики, которой подчиняется формирование его выходного сигнала. Например, на выходе элемента И сигнал принимает состояние с высоким уровнем напряжения только тогда, когда оба входа сами имеют высокий уровень сигнала.
Для элемента ИЛИ выходной сигнал равен логической 1 тогда, когда равен 1 один ИЛИ другой входной сигнал.
Символы логических элементов
Схемотехнические символы, которыми обозначаются логические элементы на принципиальных схемах изображены в таблицах ниже.
Обычно каждая ИМС имеет в своем корпусе несколько логических элементов.
Много принципиальных схем содержат символы, обозначающие логические элементы. Эти обозначения показывают функцию, выполняемую данным элементом в ответ на воздействие уровней напряжения на входах. В цифровых системах эти уровни одновременно могут иметь лишь одно из двух состояний, которые представляют простую 1 информации.
Элементы И, ИЛИ и другие состоят из транзисторов, включенных в той или иной комбинации, значительно удобнее использовать уже готовые интегральные схемы. Одна микросхема может состоят из нескольких логических элементов.
Логические элементы на принципиальной схеме могут отображаться как по отдельности, так и входить в состав одной микросхемы.
Логические элементы и радиодетали
Мы присваиваем каждой цепи уникальное название, чтобы можно было легко говорить о ней и описывать ее работу одним словом.
Эта схема выполняет логическую операцию на одном или нескольких входах, в результате чего получается один логический выход.
В данном случае слово "логический" относится к цифровому контексту и означает, что на выходе напряжение либо вырастет до полного напряжения на шине, либо упадет до нуля, избегая значений напряжения на половине или четверти шины.
На схеме показаны затворы "И" и "ИЛИ" с переключателями.
Чтобы зажечь лампу на затворе "И", замкните переключатели A и B.
Чтобы зажечь лампу на затворе "ИЛИ", замкните переключатели A или B.
Инверсия
Чтобы получить эффект, противоположный предыдущему, мы можем использовать инверсию.
Например, если мы хотим выключать лампу при нажатии одного или двух выключателей, нам понадобится транзистор.
Технический термин для обозначения инверсии является НЕ.
Чтобы выключить лампу с помощью элемента И-НЕ, нажмите переключатель A и переключатель B.
Чтобы выключить лампу, замкните либо переключатель A, либо переключатель B на элементе ИЛИ-НЕ.
Эти элементы служат лишь для демонстрации того, как один или два переключателя могут выключить лампу.
Элемент НЕ
Элемент НЕ создается с помощью одного переключателя
и транзистора, что приводит к эффекту инверсии.
Резистор отвечает за включение транзистора и зажигание лампы, в то время как переключатель снимает напряжение на базе и тем самым выключает транзистор. Это лишь демонстрационная схема, показывающая, как переключатель может погасить лампу.
Стробирующий диод
Следующий компонент, о котором мы расскажем - это диод СТРОБИРУЮЩИЙ ДИОД.
Как уже объяснялось ранее, диод пропускает ток при правильном расположении и блокирует его при обратном.
Упомянутые ранее 5 элементов представляют собой электрические схемы, в то время как электронная схема работает несколько иначе.
Расскажу, как диод может быть использован для создания вентиля.
Проще говоря, он создает НЕПРЕРЫВНУЮ дорожку, позволяющую сигналам переходить от одного каскада к другому и в то же время препятствующую прохождению сигналов в обратном направлении.
В схеме логический И, когда оба входа установлены на НИЗКИЙ уровень, ток проходит через резистор (который нагревается). Если один вход установлен на ВЫСОКИЙ, ток по-прежнему проходит через другой диод, и лампочка остается незажженной.
Когда оба входа установлены на ВЫСОКИЙ, ток протекает через резистор и зажигает лампочку. Диоды не проводят ток.
Когда один из входов затвора ИЛИ устанавливается в состояние ВЫСОКОГО, ток протекает через диод, который зажигает лампу.
Этого можно добиться, используя любой из входов.
Логический элемент с диодом и транзистором
Затвор NAND и NOR можно создать с помощью диодов и транзистора.
На выходе получается либо ВЫСОКИЙ, либо НИЗКИЙ уровень.
Наша цель - постепенно создавать электронные, а не электрические схемы.
В схеме NAND GATE, когда на одном входе высокий уровень, другой вход все еще может предотвратить включение транзистора.
Когда ОБА входа ВЫСОКИЕ, транзистор включается через резистор R и на выходе НИЗКИЙ уровень.
В схеме NOR GATE повышение уровня одного из входов до ВЫСОКОГО приводит к включению транзистора и переходу выхода в НИЗКОЕ состояние.
В этой статье рассмотрели что такое логические элементы и как они работают. Подписывайтесь на мой блог, что бы не пропустить новые статьи. До новых встреч на страницах моего блога.