Бесплатная техническая библиотека

Логические элементы и их электрические аналоги. Радио - начинающим

Справочник / Радио - начинающим

Комментарии к статье

Логических элементов, работающих как самостоятельные цифровые микросхемы малой степени интеграции и как компоненты микросхем более высокой степени интеграции, можно насчитать несколько десятков. Но здесь мы поговорим лишь о четырех из них - о логических элементах И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ. Элементы И, ИЛИ и НЕ - основные, а И-НЕ является комбинацией элементов И и НЕ.

Что представляют собой эти "кирпичики" цифровой техники, какова логика их действия? Сразу уточним: напряжение от 0 до 0,4 В, т. е. соответствующее уровню логического 0, мы будем называть напряжением низкого уровня, а напряжение более 2,4 В, соответствующее уровню логической 1, - напряжением высокого уровня. Именно такими уровнями напряжения на входе и выходе логических элементов и других микросхем серии К155 принято характеризовать их логические состояния и работу.

Условное графическое обозначение логического элемента И показано на рис. 1,а. Его условным символом служит знак "&", стоящий внутри прямоугольника; этот знак заменяет союз "и"в английском языке. Слева - два (может быть и больше) логических входа - X1 и X2, справа - один выход Y. Логика действия элемента такова: напряжение высокого уровня появляется на выходе лишь тогда, когда сигналы такого же уровня будут поданы на все его входы

Рис 1. Логического элемент

Разобраться в логике действия логического элемента И поможет его электрический аналог (рис. 1, б), составленный из последовательно соединенных источника питания GB1 (например, батареи 3336), кнопочных переключателей SB1, SB2 любой конструкции и лампы накаливания HL1 (МНЗ,5-0,26). Переключатели имитируют электрические сигналы на входе аналога, а нить лампы индицирует уровень сигнала на выходе. Разомкнутое состояние контактов переключателей соответствует напряжению низкого уровня, замкнутое- высокого уровня. Пока контакты кнопок не замкнуты (на обоих входах элемента напряжение низкого уровня), электрическая; цепь аналога разомкнута и лампа, естественно, не светит. Нетрудно сделать другой вывод: лампа накаливания на выходе элемента И включается только после того, как контакты обеих кнопок SB1 и SB2 окажутся замкнутыми В этом и заключается логическая связь между входными и выходными сигналами элемента И.

Теперь взгляните на рис. 1,в. На нем изображены временные диаграммы электрических процессов, дающие достоверное представление о работе логического элемента И. На входе Xi сигнал появляется первым. Как только такой же сигнал будет и на входе Х3, тут же появляется сигнал и на выходе Y, который существует до тех пор, пока на обоих входах имеются сигналы, соответствующие напряжению высокого уровня.

О состоянии и логической связи между входными и выходным сигналами элемента И дает представление так называемая таблица состояний (рис. 1, г), напоминающая таблицу умножения. Глядя на нее, можно сказать, что сигнал высокого уровня на выходе элемента будет только тогда, когда сигналы такого же уровня появятся на обоих его входах. Во всех других случаях на выходе элемента будет напряжение низкого уровня, т. е. соответствующее логическому 0.Условный символ логического элемента ИЛИ - цифра 1 внутри прямоугольника (рис. 2, а). У этого элемента, как и у элемента И, может быть два и больше входов. Сигнал на выходе Y, соответствующий напряжению высокого уровня, появляется при подаче такого же сигнала на вход X1, или на вход Х2, или одновременно на оба входа. Чтобы убедиться в таком действии элемента ИЛИ, проведите опыт с его электрическим аналогом (рис. 2, б).

Рис. 2,3 Логический элемент ИЛИ

Лампа накаливания HL1 на выходе аналога будет включаться всякий раз, когда окажутся замкнутыми контакты или кнопки SB1, или SB2, или одновременно обеих (всех) кнопок Закрепить в памяти электрическое свойство элемента ИЛИ помогут временные диаграммы его работы (рис. 2,в) и таблица состояний (рис. 2,г), определяющая логическую связь между входными и выходным сигналами.

Условный символ логического элемента НЕ - тоже цифра 1 в прямоугольнике (рис. 3,а). Но у него один вход и один. выход. Небольшой кружок, которым начинается линия связи выходного сигнала, символизирует логическое отрицание на выходе элемента На языке цифровой техники НЕ означает, что этот элемент является инвертором- электронным устройством, выходной сигнал которого противоположен входному. Иначе говоря, пока на входе элемента НЕ действует сигнал низкого уровня, на его выходе будет сигнал высокого уровня, и наоборот.

Электрический аналог элемента НЕ можно собрать по схеме, представленной на рис. 3, б. Электромагнитное реле К1, срабатывающее при напряжении батарея GB1, должно быть выбрано с группой замкнутых контактов Пока контакты кнопки SB1 разомкнуты, обмотка реле обесточена, его контакты К1-1 остаются замкнутыми и, следовательно, лампа HL1 светит. При нажатии на кнопку ее контакты замыкаются, имитируя появление входного сигнала высокого уровня, в результате чего реле срабатывает. Его контакты, размыкаясь, разрывают цепь питания лампы HL1-погасая, она символизирует появление на выходе сигнала низкого уровня. Попробуйте начертить самостоятельно временные диаграммы работы элемента НЕ и составить его таблицу состоянии - они должны получиться такими же, как приведенные на рис. 3, в, г.

Как мы уже говорили, логический элемент И-НЕ является комбинацией элементов И и НЕ. Поэтому на его графическом обозначении (рис. 4, а) есть знак "&"и кружок на линии выходного сигнала, символизирующий логическое отрицание. Выход один, а входов два и больше.

Рис. 4 Логический элемент И-НЕ

Разобраться в принципе действия такого логического элемента цифровой техники вам поможет его электрический аналог, собранный по схеме на рис. 4,б. Электромагнитное реле К1, батарея GB1 и лампа накаливания HL1 такие же, как в аналоге элемента НЕ. Последовательно с обмоткой реле включите две кнопки (SB1 и SB2), контакты которых будут имитировать входные сигналы. В исходном состоянии, когда контакты кнопок разомкнуты, лампа светит, символизируя сигнал высокого уровня на выходе. Нажмите на одну из кнопок во входной мели.

Как на это реагирует индикаторная лампа? Она продолжает светить. А если нажать на обе кнопки? В этом случае электрическая цепь, образованная батареей питания обмоткой реле и контактами кнопок, оказывается замкнутой, реле срабатывает и его контакты К1.1, размыкаясь, разрывают вторую Цепь аналога- лампа гаснет.

Эти опыты позволяют сделать вывод: при сигнале низкого уровня на одном или на всех входах элемента И-НЕ (когда контакты входных кнопок аналога разомкнуты) на выходе действует сигнал высокого уровня, который изменяется на сигнал низкого уровня при появлении таких же сигналов на всех входах элемента (контакты кнопок аналога замкнуты). Такой вывод подтверждается диаграммами работы и таблицей состояний, показанными на рис. 4, в, г.

Обратим внимание на следующий факт: если входы элемента И-НЕ соединить вместе и подать на них сигнал высокого уровня, на выходе элемента будет сигнал низкого уровня. И наоборот, при подаче на объединенный вход сигнала низкого уровня на выходе элемента будет сигнал высокого уровня. В этом случае элемент И-НЕ, как, вероятно, вы уже догадались, становится инвертором, т. е. логическим элементом НЕ. Это свойство элемента И-НЕ очень широко используется в приборах и устройствах цифровой техники.

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Дыхание влияет на память 28.08.2023 Новые исследования показывают, что наше дыхание и его влияние на мозг могут усиливать или ослаблять нашу способность формировать память, и эти выводы могут помочь в лечении расстройств мозга и проблем психического здоровья. Естественное и спонтанное дыхательное поведение организма известно как медуллярная дыхательная активность, под названием продолговатого мозга - центра управления дыханием в головном мозге. Особое значение имеет небольшое скопление нейронов в так называемом комплексе Пре-Бетцингера, который находится внутри продолговатого мозга. Дыхание является фундаментальным действием в поддержке жизни млекопитающих, - говорит нейробиолог Нозома Накамура из Медицинского университета Хиого в Японии. Хотя детали влияния дыхательной функции на состояния мозга остаются непонятными, недавние исследования показывают, что дыхание может играть важную роль во время состояний мозга в режиме онлайн. В этом новом исследовании ученые вмешивались в работу PreBotC у генетически модифицированных мышей. Они обнаружили, что когда временно останавливали дыхание мышей, животные были менее способны формировать важные воспоминания во время тестов на распознавание объектов и условного страха. Более того, паузы в дыхании также влияли на активность гиппокампа мозга (ключевого для хранения долговременной и краткосрочной памяти) при воспроизведении воспоминаний. В последующих тестах принудительное нерегулярное дыхание улучшало воспоминания мышей, в то время как замедление дыхания ухудшало их воспоминания. Предыдущие исследования этой же команды уже продемонстрировали, что переход от выдоха к вдоху в начале или внутри задания на запоминание, технически известный как переход от выдоха к вдоху (EI) или начало вдоха делает людей медленнее и менее точными при упоминании информации. После этого было проведено исследование, в котором с помощью сканирования мозга была установлена ??связь между ухудшением памяти и деактивацией височно-теменного соединения (TPJ). Високово-теменное соединение выполняет много различных задач, обрабатывая информацию, поступающую извне и изнутри организма, и определяя ответные реакции. Исследователи предполагают, что некоторые типы дыхания, включая переход на искусственное дыхание, перезагружают обработку, выполняемую TPJ, и что TPJ может быть причастен к колебаниям производительности памяти, которые наблюдаются у мышей. Эти эффекты еще предстоит воспроизвести на людях, являющихся одним из направлений будущих исследований.

Другие интересные новости:

▪ Стандарт с поддержкой 8K VESA Embedded DisplayPort 1.4a

▪ Человек и шимпанзе: различия не так уж велики

▪ 32-разрядный процессор ARM Cortex-M7 для высокопроизводительных микроконтроллеров

▪ Найден метод значительного увеличения сил оптического взаимодействия

▪ Сверхзвуковые бипланы экономичнее обычных самолетов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Веселые задачки. Подборка статей

▪ статья Обязанности граждан Российской Федерации в области защиты от ЧС. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Какой орган на лице человека функционирует попеременно одной из своих половин? Подробный ответ

▪ статья Электромонтажник по ремонту и монтажу осветительных сетей. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Консервирование дерева. Простые рецепты и советы

▪ статья Усилитель мощности для радиостанций 3-й категории. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026