Функция равна единице, когда переменные неодинаковы. В противном случае – F=0.

Если число логических переменных равно двум, то логическая функция и элемент “неэквивалентность ”совпадают с элементами “сумма по модулю два” и “исключающее ИЛИ” (таблицы 4.6, 4.7). Т. е., если Nпер=2, то

(4.11.1)

4.12 И–ИЛИ–НЕ

Элемент реализует более сложную логическую функцию, булево выражение которой имеет вид

.(4.12)

Ниже показаны его обозначение на электрических схемах (рисунок 4.13) и таблица истинности (таблица 4.11).

Рисунок 4.13

Таблица 4.11

4.13 Запрет

Элемент реализует логическую функцию

.(4.13)

Ниже показаны его обозначение на электрических схемах (рисунок 4.14) и таблица истинности (таблица 4.12).

Рисунок 4.14

Таблица 4.12

На выходе такого элемента логическая единица будет лишь в том случае, если на основном входе присутствует логическая единица (А=1), а на запрещающем входе– нуль (В=0)

В обозначении элемента на электрических схемах запрещающий вход отмечен как инверсный – кружком. Запрещающим сигналом на этом входе будет логическая единица.

4.14 Логические элементы с открытым коллектором

При построении цифровых устройств часто возникает необходимость объединения выходов нескольких логических элементов с целью перехода на общую выходную цепь. Эту задачу можно решить с помощью элемента ИЛИ (рисунок 4.15).

Рисунок 4.15

При этом приходится мириться с дополнительными схемными затратами и увеличением суммарной задержки прохождения цифровых сигналов через устройство.

Другой способ основан на применении логических элементов с открытым коллектором, в поле функционального обозначения которых имеется специальный символ , указывающий, что коллектор выходного транзистора открыт (оборван, “висит в воздухе”).

На рисунке 4.16 показано объединение нескольких логических элементов с открытым коллектором на общий выход.

Рисунок 4.16

Для нулевых сигналов на выходах логических элементов ЛЭ1...ЛЭ3 (соответствующий выходной транзистор открыт) данная схема выполняет функцию “монтажное ИЛИ”: при появлении логического нуля хотя бы на одном из выходов логических элементов выходной сигнал также будет равен нулю.

Для единичных сигналов на выходах логических элементов ЛЭ1...ЛЭ3 (соответствующий выходной транзистор закрыт) схема выполняет функцию “монтажное И”: выходной сигнал равен единице лишь при одновременном появлении логических единиц на выходах всех логических элементов.

За счет технологии изготовления выходного транзистора и получения от него заданных характеристик элементы с открытым коллектором обладают более высокой нагрузочной способностью, чем обычные ЛЭ, поэтому могут использоваться для подключения нагрузок типа тиристоров, реле, индикаторов (светодиодов) и т.п. (рисунок 4.17).

Рисунок 4.17

При этом необходимо обеспечить выполнение условия

,(4.14)

где Iн – ток нагрузки; – значение допустимого тока, который может протекать через открытый выходной транзистор логического элемента (рисунок 4.17).

На рисунке 4.17.1 показан пример подключения на выход ЛЭ с открытым коллектором светодиода VD.

Рисунок 4.17.1

Когда с выхода ЛЭ снимается логический 0, выходной транзистор VT открыт, и светодиод VD оказывается включенным в прямом направлении. При протекании через VD прямого тока последний зажигается. Ток Iн равен току зажигания светодиода Iзаж.VD, который составляет £20 mA. Падение напряжения на открытом диоде UVD.пр составляет (1,7…2) В. Резистор R ограничивает величину прямого тока и рассчитывается по формуле:

(4.14.1)

Например, если Ek=5 B; UVD.пр=2 В; Iзаж.VD=20 mA, то R=(5-2)/(20*10-3)=150 Ом.

4.15 Логические элементы с третьим состоянием

Один из наиболее широко используемых способов подключения логических элементов на общий выход основан на применении в их выходных цепях электронных буферных схем, способных под действием управляющих сигналов либо подключать к нагрузке выходной логический сигнал, принимающий значения (состояния) 0 или 1, либо отключать выход от нагрузки (переводить его в так называемое 3-е (высокоимпедансное, Z-состояние)).

Ниже показаны: обозначение логического элемента (повторителя) с тремя состояниями на электрических схемах (рисунок 4.18,а) и принципиальная схема его выходного каскада, обеспечивающего 3 состояния выходного сигнала: логический 0; логическую 1 и 3-е (Z) состояние (рисунок 4.18,б).

Рисунок 4.18

В поле функционального обозначения логических элементов с тремя состояниями имеется специальный символ  .

Помимо основных входов, на которые подаются входные логические переменные, подобные элементы содержат управляющий вход “Выбор кристалла” - CS, активным сигналом на котором, как правило, является логический 0 (рисунок 4.18,а).

Три состояния выходных сигналов обеспечиваются управляющими сигналами на базах транзисторов VT1 и VT2 (рисунок 4.18,б):

Единичное состояние – на базе VT1 - единица (транзистор - открыт); на базе VT2 - нуль (транзистор - закрыт) и с выхода снимается логическая 1;

Нулевое состояние – на базе VT1 - нуль (транзистор закрыт); на базе VT2 - единица (транзистор - открыт) и с выхода снимается логический 0;

Z - состояние – на базах VT1 и VT2 - логические нули (оба транзистора закрыты) и выход оборван от общей шины (находится в высокоимпедансном (Z) состоянии).

Элементы с тремя состояниями широко используются в микропроцессорной технике для подключения выходов различных устройств микропроцессорной системы к общей шине.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33