Элемент И

ДИОДНО-РЕЗИСТОРНЫЕ СХЕМЫ

Сформулируем некоторые начальные условия:

а) электрическое сопротивление линий связи в схемах принимается равным нулю, вследствие чего падение напряжения на них всегда имеет нулевое значение независимо от величины протекающего по ним тока;

б) сопротивление диода принимается равным нулю, если он включен в проводящем направлении. Если же диод заперт (не проводит), то сопротивление его бесконечно велико и ток через него не протекает;

в) вольтметр, подключенный к каким-либо точкам схемы, состояние ее не меняет, поскольку предполагается, что вольтметр имеет бесконечно большое входное сопротивление.

Логические элементы

В названии «комбинационная схема» отражен тот факт, что выходной сигнал логической структуры полностью определяется комбинацией входных двоичных сигналов. Это значит, что в самой структуре нет никаких запоминающих элементов, которые могли бы привести к различной реакции логической схемы на одни и те же комбинации входных сигналов. В современных устройствах дискретного действия используется большой набор логических элементов. Однако основными из них являются только три: схема И, схема ИЛИ, схема НЕ (инвертор). Все остальные логические схемы представляют собой различные комбинации этих трех элементов. Из них может быть построен любой комбинационный преобразователь двоичных кодов.

Обратимся к рис. 3.3. На нем изображено: источник питания U, два переключателя А и В, два резистора R1 и R2, два диода V1 и V2. Пунктиром обведен логический элемент И, имеющий два входа 1 и 2 и один выход. Переключатели А и В предназначены для подачи двоичных сигналов на входы схемы И. Переключатели выполняют двойную функцию. Во-первых, они используются как запоминающие элементы, т. е. моделируют двоичные логические аргументы. Во-вторых, подают на входы элемента И напряжение, равное нулю либо равное U. Условимся считать, что если А = 0, то на вход схемы И подается нулевой (низкий) уровень напряжения. Если же А = 1, то подается единичный (высокий) уровень. И наоборот, если напряжение равно нулю, то аргумент А имеет нулевое значение. Если же напряжение принимает значение высокого уровня, то А = 1. Эта интерпретация сохраняется и в случае любых других логических элементов, рассматриваемых в данной книге.

Рис.3.3, 3.4, 3.5

На рис. 1 переключатели изображены в нулевом состоянии. Это значит, что А = В = 0, то есть на входы элемента И поданы низкие уровни напряжения. Поскольку диоды находятся в проводящем состоянии, то падение напряжения на них равно нулю. Следовательно, Uвых также равно нулю. Таким образом, если А = В = 0, то Uвых = 0. Если Uвых = 0, то говорят: схема заперта. Пусть В = 1. Тогда на вход 2 поступит высокий уровень, равный напряжению источника U. Выходное напряжение останется равным нулю, так как диод V1 проводит. Переключатель А переведем в единичное положение, а В – в нулевое. Выходное напряжение по-прежнему будет равно нулю, так как через диод V2 протекает ток. Переведем в единичное положение оба переключателя, то есть примем А = В = 1. Выходное напряжение будет равно U. В этом случае говорят: схема открыта. Буквой f на рис. 1 обозначен выход схемы И. Это функция, зависящая от значений входных сигналов. Как логическая переменная, она может принимать два значения: 0 и 1. Условимся считать, что ее нулевому значению соответствует низкий уровень напряжения, а единичному – высокий. В табл. 1 для каждого набора значений аргументов указаны логические значения выходного сигнала (колонка f ). В колонке Uвых даны значения выходного напряжения. По таблице видно, что элемент И реализует операцию конъюнкции. Логический элемент И принято обозначать так, как показано на рис. 3.3. Буквы А и В обозначают входные сигналы, f – выходной сигнал элемента И. Мы рассмотрели элемент И с двумя входами. В общем случае число входов может быть любым. Например,на рис. 3 изображен логический элемент с четырьмя входами, реализующий конъюнкцию вида f = ABCD.