Логические элементы в дискретном исполнении

Базисные логические функции(логические элементы) могут быть представлены как в дискретном исполнении, так и методами интегральной технологии. Базисные логические функции(логические элементы) «И», «ИЛИ» и «НЕ» могут выполняться на диодах, резисторах, биполярных полевых транзисторах. В соответствии с конструкцией построения логических элементов различают резисторно-транзисторную логику(РТЛ), диодно-транзисторную(ДТЛ), транзисторно-транзисторную логику(ТТЛ), а также логику на полевых транзисторах(«р»-канальная-рМОП, «n»-nМОП), комплементарную (КМДП) и динамическую (МОП).

Логический элемент "НЕ" (логическое отрицание).

Логический элемент "НЕ" имеет один вход и один выход. Условно обозначается в схемах:

 

 

 

Таблица истинности операции "НЕ" имеет вид:

X	Y

 

 

Логический элемент " НЕ" представляет собой усилительный каскад на транзисторе, вклю­чённом по схеме ОЭ и работает в ключевом режиме. На вход подаются положительные сигналы в положительной логике. Используется транзистор типа n-p-n (рис.14-12.).

Рис. 14 -12. Электронная схема реализующая логический элемент "НЕ".

 

Допустим, что транзистор VT закрыт отрицательным потенциалом на базе от -Еб. Если на "Вх" подать низкий потенциал, соответствующий "0" , то VT остаётся закрытым, а при этом Iк=0 и . Следовательно, на выходе будет высокое напряжение соответствующее "I".

Если на “Вх” подать высокий положительный потенциал соответствующий "I", то VTбудет в состоянии насыщения и .Такой логический элемент еще называют "инвертором".

Логический элемент "И" (логическое умножение).

Обозначается . Элемент имеет как минимум два входа и один выход. Ус­ловное обозначение элемента “И”:

 

Таблица истинности операции «И» имеет вид:

X1	X2	Y

Схема двухходового элемента «И» на биполярных транзисторах показана на рис 14-13.

 

Рис 14-13. Электронная схема, реализующая логический элемент «И».

 

Из схемы (рис 14-13) видно, что транзисторы VT1 и VT2 соединены последовательно и электрический ток может протекать тогда, когда открыты оба транзистора. В том случае, когда один из транзисторов будет закрыт, то на входе напряжение будет равно «0», что соответствует таблице истинности. Этот логический элемент называется конъюктор.

Логический элемент «ИЛИ» (логическое сложение)

 

Обозначается .

Таблица истинности операции «или» имеет вид:

 

X1	X2	Y

 

Схема двухходового логического элемента «ИЛИ» показаны на рис 14-14.

 

 

 

Рис 14-14. Электронная схема, реализующая логический элемент «ИЛИ».

Схема элемента «ИЛИ» выполнена на биполярных транзисторах (технология

транзисторно-транзисторной логики). Если на входы и не подается

напряжение, то TV1 и TV2 заперты и на (на выходе) нет напряжения, и это соответствует тому, что на выходе логический «0». Если на один вход или на оба входа подается положительное напряжение (логическая «1»), то один или оба транзистора открываются и на выходе появляется положительное напряжение, отображающее «1», что соответствует таблице истинности. Этот логический элемент еще называют дизъюнкцией.

Логический элемент «И-НЕ»(отрицание умножения, штрих Шеффера)

Условное обозначение в схемах.

 

 

Таблица истинности операции “И-НЕ” имеет вид:

X1	X2	Y

 

 

Рассмотрим схему «И-НЕ» транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) (элемент Шеффера, рис 14-15)

 

Рис 14-15. Электронная схема, реализующая логический элемент «И-НЕ» (выполнена в ТТЛ).

Данная схема предназначен для работы от сигналов в виде напряжений, отрицательной полярности в отрицательной логике. (рис 14-15)

При отсутствии сигналов на входах схемы, и заперты положительным смещением , тока нет и на выходе (то есть «I»).Когда на входы одновременно будут поданы (то есть «I») и , то V и V откроются и на выходе .Если на ВхI подать «0», а на Вх2 –«1», то будет заперт, а открыт, тока в цепи нет и (логическая «1»). Если на ВХ1 подать «1», а на ВХ2 – «0», то на выходе также (логическая «1»)

Логический элемент «ИЛИ-НЕ»(отрицание сложения элемент Пирса).

Условное обозначение в схемах (логического элемента «ИЛИ-НЕ»)

 

Таблица истинности логического элемента «ИЛИ-НЕ»:

X1	X2	Y

Рассмотрим схему элемента «ИЛИ-НЕ» (рис 14-16):

 

Рис 14-16.. Электронная схема, реализующая логический элемент «ИЛИ-НЕ».

 

 

Схема (рис 14-16) работает от сигналов в виде напряжений отрицательной полярности в отрицательной логи­ке. Схема выполнена на транзисторе и работает как логический элемент "НЕ" с несколькими входами (не менее двух).

При отсутствии на входах сигналов транзистор заперт положительным смещением +Еб на базе, тогда Iк=0 и Uвых = -Ек (т.е. "I"). Когда на любой из входов поступит сигнал Ubx = Uo (т.е. "I"), то транзистор отпирается и Uвых 0 (т.е. "О") и т.д. Здесь чаще всего используют МОП-транзисторы, т.к. у них высокая степень интеграции и повышенная помехоустойчивость.

 

 

Основываясь на законах алгебры логики можно любой логический элемент заменить устройством, собранных только на двухходовых элементах И-НЕ.

1). Операция НЕ, ,

 

 

 

Таблица истинности операции «НЕ».

 

		у

 

 

2). Операция И,

 

 

 

Таблица истинности операции «И».

 

Х1	Х2	И1	НЕ(у1)	И2	НЕ (у)

 

3). Операция «ИЛИ»,

 

 

 

Таблица истинности операции «ИЛИ».

 

Х1	Х2	И1	И2	И1	И2	И3	У(или)

 

4). Операция сложения по модулю два (исключающее ИЛИ),

 

 

 

Таблица истинности операции «исключающее ИЛИ».

 

 

Х1	Х2	И1	И2	И1	И2	И3	И4	И3	И4	И	НЕ(У)