Loginiai įrenginiai

Skaitmeninių grandinių veikimo dėsniams aprašyti naudojama loginė algebra arba Būlio algebra. Logikos algebra remiasi sąvoka „įvykis“, kuris gali įvykti arba neįvykti. Įvykęs įvykis laikomas tikru ir išreiškiamas loginis lygis «1», neįvykęs įvykis laikomas klaidingu ir išreiškiamas loginis lygis «0».

Įvykį įtakoja kintamieji ir jie įtakoja pagal tam tikrą dėsnį. Šis dėsnis vadinamas logine funkcija, kintamieji yra argumentai... Che. loginė funkcija yra funkcija y = f (x1, x2, ... xn), kuri įgauna reikšmes «0» arba «1». Kintamieji x1, x2, … xn taip pat turi reikšmes «0» arba «1».

Logikos algebra – matematinės logikos šaka, tirianti sudėtingų loginių teiginių struktūrą ir būdus, kaip algebriniais metodais nustatyti jų tiesą. Loginės algebros formulėse kintamieji yra loginiai arba dvejetainiai, tai yra, jie įgauna tik dvi reikšmes - false ir true, kurios atitinkamai žymimos 0 ir 1. Kiekvienoje kompiuterio programoje yra loginių operacijų.

Prietaisai, skirti formuoti loginės algebros funkcijas, vadinami loginiais įrenginiais... Loginis įrenginys turi bet kokį įėjimų skaičių ir tik vieną išėjimą (1 pav.).

1 pav. Loginis įrenginys

Pavyzdžiui, elektroninė kombinuota spyna apima loginį įrenginį, kurio įvykis (y) yra spynos atidarymas. Kad įvykis (y = 1) įvyktų, t.y. spyna atsidarė, reikia apibrėžti kintamuosius — dešimt mygtukų skaičių klaviatūroje. Reikia paspausti tam tikrus mygtukus, pvz. paimkite reikšmę «1» ir tuo pačiu paspauskite tam tikra seka - loginė funkcija.

Patogu bet kurią loginę funkciją pavaizduoti būsenų lentelės (tiesos lentelės) pavidalu, kur įrašomi galimi kintamųjų deriniai (argumentai) ir atitinkama funkcijos reikšmė.

Loginiai įrenginiai yra sukurti ant loginių vartų, kurie atlieka tam tikrą funkciją. Pagrindinės loginės funkcijos yra loginis sudėjimas, loginis dauginimas ir loginis neigimas.

1) ARBA (ARBA) – loginis pridėjimas arba padalijimas (iš anglų kalbos disjunction – pertraukimas) – loginis vienetas atsiranda šio elemento išvestyje, kai vienetas pasirodo bent vienoje iš įėjimų. Išėjimas bus loginis nulis tik tada, kai visuose įėjimuose yra loginio nulio signalas.

Šią operaciją galima atlikti naudojant kontaktinę grandinę su dviem lygiagrečiai sujungtais kontaktais. „1“ tokios grandinės išvestyje pasirodys, jei bent vienas iš kontaktų bus uždarytas.

2) IR (IR) — loginis dauginimas arba jungtis (iš anglų kalbos sąjungos — ryšys, & — ampersand) — šio elemento išvestyje loginio vieneto signalas pasirodo tik tada, kai loginis vienetas yra visuose įėjimuose.Jei bent viena įvestis lygi nuliui, tada išvestis taip pat bus lygi nuliui.

Šią operaciją galima atlikti naudojant kontaktinę grandinę, kurią sudaro nuosekliai sujungti kontaktai.

3) NE – loginis neigimas arba inversija, pažymėta brūkšneliu virš kintamojo – operacija atliekama su vienu kintamuoju x, o y reikšmė yra priešinga tam kintamajam.

Operacijos NEGALIMA atlikti naudojant normaliai uždarytą elektromagnetinės relės kontaktą: relės ritėje nėra įtampos (x = 0) - kontaktas taip pat uždarytas išėjime «1» (y = 1). Esant įtampai ant relės ritės (x = 1), kontaktas taip pat yra atidarytas „0“ išėjime (y = 0).

2 pav. Pagrindinės loginės funkcijos ir jų įgyvendinimas

Loginiai įrenginiai naudoja skirtingus loginius vartus. Ypač svarbios yra dvi universalios loginės operacijos, kurių kiekviena gali savarankiškai suformuoti bet kokią loginę funkciją.

4) NAND – Schaeferio funkcija.

5) OR NOT – Punch funkcija.

3 pav. Universalios logikos funkcijos ir jų įgyvendinimas

Pavyzdys: Apsaugos signalizacijos grandinė, pagrįsta loginiais elementais. Generatorius G generuoja sirenos signalą, tiekdamas jį į stiprintuvo pakopą per mikroschemos DD2 loginį elementą «AND». Kai apsauginiai jungikliai S1 — S4 yra uždaryti, lygis «0» veikia elemento DD1 įėjimus - lygis «0» yra apatinėje elemento «I» DD2 įėjime, o tai reiškia, kad tranzistoriaus užtvarai. VT taip pat yra „0“.

Atidarius bent vieną iš jungiklių, pavyzdžiui, S1, elemento DD1 įėjimas per rezistorių R1 gaus „1“ lygio įtampą, o tai sukels „1“ išvaizdą prie antrojo įėjimo. elementas «IR» DD1.Tai leis signalui iš generatoriaus G pereiti į tranzistoriaus, kurio apkrova yra garsiakalbis, vartus.

4 pav. Pavojaus apsaugos schema

Sudėtingos skaitmeninės grandinės kuriamos nuolat kartojant pagrindines logines grandines. Tokios konstrukcijos įrankis yra Būlio algebra, kuri skaitmeninių technologijų prasme vadinama logine algebra. Skirtingai nuo įprastos algebros kintamojo, loginis kintamasis turi tik dvi reikšmes, kurios vadinamos loginiu nuliu ir loginiu vienu.

Loginis nulis ir loginis vienetas žymimi 0 ir 1. Loginėje algebroje 0 ir 1 yra ne skaičiai, o loginiai kintamieji. Loginėje algebroje yra trys pagrindinės operacijos tarp loginių kintamųjų: loginis dauginimas (konjunkcija), loginis sudėjimas (disjunkcija) ir loginis neigimas (inversija).

Elektroninės grandinės, atliekančios tą pačią loginę funkciją, tačiau surinktos iš skirtingų elementų, kurios skiriasi energijos suvartojimu, maitinimo įtampa, aukšto ir žemo išėjimo įtampos lygių reikšmėmis, signalo sklidimo delsos trukme ir apkrova.

Taip pat žiūrėkite šia tema: IR, ARBA, NE, IR-NE, AR-NE loginiai vartai ir jų tiesos lentelės