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Elementos lógicos y sus contrapartes eléctricas. Radio - para principiantes
Directorio / Radio - para principiantes Los elementos lógicos que funcionan como microcircuitos digitales independientes con un bajo grado de integración y como componentes de microcircuitos con un mayor grado de integración pueden contarse por varias docenas. Pero aquí hablaremos solo de cuatro de ellos: de los elementos lógicos AND, OR, NOT, AND-NOT. Los elementos AND, OR y NOT son básicos, y AND-NOT es una combinación de los elementos AND y NOT. ¿Qué son estos "ladrillos" de tecnología digital, cuál es la lógica de su acción? Aclaremos de inmediato: el voltaje de 0 a 0,4 V, es decir, correspondiente al nivel de 0 lógico, llamaremos voltaje de nivel bajo, y el voltaje de más de 2,4 V, correspondiente al nivel de 1 lógico, será llamado el voltaje del nivel alto. Son estos niveles de voltaje en la entrada y salida de los elementos lógicos y otros microcircuitos de la serie K155 los que se usan comúnmente para caracterizar sus estados lógicos y su operación. La designación gráfica condicional del elemento lógico AND se muestra en la fig. 1a. Su símbolo condicional es el signo "&" dentro del rectángulo; este signo reemplaza la unión "y" en inglés. A la izquierda, dos (quizás más) entradas lógicas, X1 y X2, a la derecha, una salida Y. La lógica del elemento es la siguiente: aparece un voltaje de alto nivel en la salida solo cuando las señales del mismo nivel son aplicado a todas sus entradas
Para comprender la lógica del funcionamiento del elemento lógico Y ayudará a su análogo eléctrico (Fig. 1, b), compuesto por una fuente de alimentación GB1 conectada en serie (por ejemplo, una batería 3336), interruptores de botón SB1, SB2 de cualquier diseño y una lámpara incandescente HL1 (MNZ, 5-0,26 ,1). Los interruptores simulan las señales eléctricas en la entrada analógica y el filamento de la lámpara indica el nivel de la señal en la salida. El estado abierto de los contactos del interruptor corresponde a un voltaje de bajo nivel, el estado cerrado corresponde a un voltaje de alto nivel. Mientras los contactos de los botones no estén cerrados (en ambas entradas del elemento, el voltaje es bajo), eléctrico; el circuito analógico está abierto y la lámpara, por supuesto, no brilla. Es fácil sacar otra conclusión: la lámpara incandescente en la salida del elemento AND se enciende solo después de que se cierran los contactos de los botones SB2 y SBXNUMX. Esta es la conexión lógica entre las señales de entrada y salida del elemento AND. Ahora eche un vistazo a la fig. 1 en. Muestra cronogramas de procesos eléctricos que dan una idea confiable del funcionamiento del elemento lógico Y. En la entrada Xi, la señal aparece primero. Tan pronto como la misma señal está en la entrada X3, aparece inmediatamente una señal en la salida Y, que existe mientras haya señales correspondientes a una tensión de alto nivel en ambas entradas. La llamada tabla de estado (Fig. 1, d), que se asemeja a una tabla de multiplicar, da una idea del estado y la conexión lógica entre las señales de entrada y salida del elemento AND. Mirándolo, podemos decir que una señal de alto nivel estará en la salida del elemento solo cuando aparezcan señales del mismo nivel en ambas entradas. En todos los demás casos, la salida del elemento tendrá un voltaje de bajo nivel, es decir, correspondiente al 0 lógico. El símbolo condicional del elemento lógico OR es el número 1 dentro del rectángulo (Fig. 2, a). Este elemento, como el elemento AND, puede tener dos o más entradas. La señal en la salida Y, correspondiente a una tensión de alto nivel, aparece cuando se aplica la misma señal a la entrada X1, oa la entrada X2, oa ambas entradas simultáneamente. Para verificar esta acción del elemento OR, realice un experimento con su contraparte eléctrica (Fig. 2, b).
La lámpara incandescente HL1 en la salida analógica se encenderá cada vez que se cierren los contactos o los botones SB1 o SB2, o ambos (todos) botones al mismo tiempo (Fig. 2d), lo que determina la conexión lógica entre la entrada y señales de salida. El símbolo condicional del elemento lógico NO es también el número 1 en el rectángulo (Fig. 3, a). Pero tiene una entrada y una. salida. Un pequeño círculo, que comienza la línea de señal de salida, simboliza la negación lógica en la salida del elemento. En el lenguaje de la tecnología digital, NO significa que este elemento sea un dispositivo electrónico inversor, cuya señal de salida es opuesta. a la entrada. En otras palabras, mientras una señal de bajo nivel NO esté actuando en la entrada del elemento, una señal de alto nivel estará en su salida, y viceversa. El análogo eléctrico del elemento NOT se puede ensamblar de acuerdo con el circuito que se muestra en la fig. 3b. El relé electromagnético K1, que opera cuando se energiza la batería GB1, debe seleccionarse con un grupo de contactos cerrados, mientras los contactos del botón SB1 están abiertos, el devanado del relé se desenergiza, sus contactos K1-1 permanecen cerrados y , por lo tanto, la lámpara HL1 brilla. Cuando se presiona el botón, sus contactos se cierran, simulando la aparición de una señal de entrada de alto nivel, como resultado de lo cual se activa el relé. Sus contactos, al abrirse, interrumpen el circuito de alimentación de la lámpara HL1-extinción, simboliza la aparición de una señal de bajo nivel en la salida. Intente dibujar sus propios diagramas de tiempo de la operación del elemento NOT y compile su tabla de estado; deberían resultar iguales a los que se muestran en la Fig. 3, en, g. Como ya hemos dicho, la puerta AND-NOT es una combinación de las puertas AND y NOT. Por lo tanto, en su designación gráfica (Fig. 4, a) hay un signo "&" y un círculo en la línea de señal de salida, que simboliza la negación lógica. Sólo hay una salida, pero dos o más entradas.
Para comprender el principio de funcionamiento de un elemento lógico de tecnología digital de este tipo, su contraparte eléctrica, ensamblada de acuerdo con el diagrama de la Fig. 4b. El relé electromagnético K1, la batería GB1 y la lámpara incandescente HL1 son los mismos que en el análogo del elemento NOT. En serie con el devanado del relé, encienda dos botones (SB1 y SB2), cuyos contactos simularán las señales de entrada. En el estado inicial, cuando los contactos de los botones están abiertos, la lámpara brilla, simbolizando una señal de alto nivel en la salida. Haga clic en uno de los botones en el hilo de entrada. ¿Cómo reacciona la luz indicadora a esto? Ella sigue brillando. ¿Qué pasa si presionas ambos botones? En este caso, el circuito eléctrico formado por el suministro de la batería, el devanado del relé y los contactos del botón se cierra, el relé se activa y sus contactos K1.1, al abrirse, rompen el segundo circuito analógico: la lámpara se apaga. Estos experimentos nos permiten concluir: con una señal de bajo nivel en una o en todas las entradas del elemento AND-NOT (cuando los contactos de los botones de entrada analógica están abiertos), una señal de alto nivel actúa en la salida, que cambia a una señal de bajo nivel cuando las mismas señales aparecen en todas las entradas del elemento (los contactos de los botones analógicos están cerrados). Esta conclusión se ve confirmada por los diagramas de operación y la tabla de estado que se muestra en la fig. 4, c, d. Prestemos atención al siguiente hecho: si las entradas del elemento AND-NOT están conectadas entre sí y se les aplica una señal de alto nivel, la salida del elemento será una señal de bajo nivel. Por el contrario, cuando se aplica una señal de bajo nivel a la entrada combinada, el elemento emitirá una señal de alto nivel. En este caso, el elemento NAND, como probablemente ya hayas adivinado, se convierte en un inversor, es decir, un elemento NO lógico. Esta propiedad del elemento NAND es muy utilizada en instrumentos y dispositivos de tecnología digital.
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