Они являются наиболее распространенными и применимы в любой схеме электроники.
Логические элементы, представленные в виде микросхем с различным уровнем интеграции, составляют широкий спектр электронных компонентов. Из этой группы чаще всего используются И, ИЛИ, НЕ и И-НЕ.
Эти логические блоки имеют широкое применение в электронике. Они используются для решения проблем логики, для создания алгоритмов программирования и для реализации определенных логических функций.
Основными элементами электрики являются три: И, НЕ и ИЛИ, а И-НЕ это уже комбинация элементов И и НЕ.
Элементы, которые входят в цифровую технику, можно назвать «кирпичиками». Они являются основными блоками, с помощью которых можно создавать программы, системы и устройства для автоматического выполнения задач.
Чтобы понять, какие действия производят цифровые микросхемы, важно определить их логику. Для этого нам нужно понимать, как они обрабатывают информацию и какие задачи они могут выполнять.
В качестве электрика было отмечено, что напряжение на входе и выходе микросхем составляет от 0 до 0,4 В, что является уровнем логического нуля или напряжения низкого уровня.
Если напряжение находится в диапазоне от 2,4 до 5,0 В, то это означает уровень логической единицы или напряжение высокого уровня. Нам нужно проверить эти уровни и заменить микросхему, если она не работает должным образом.
Для того, чтобы обеспечить правильную работу микросхем серии К155 и других микросхем с питанием по 5 Вольт, необходимо проверить уровни питания. Если они не соответствуют норме, необходимо заменить микросхему.
Если после измерения напряжения на выходе микросхемы оно попадает в диапазон от 0,4 до 2,4 В (например, значение 1,5 или 2,0 В), то следует рассмотреть возможность замены этой микросхемы.
Электрикам следует применить следующий практический совет: чтобы проверить, неисправна ли микросхема, нужно отключить вход следующей за ней микросхемы (или несколько входов, подключенных к выходу данной микросхемы).
Эти входы могут просто “перегружать” микросхему по выходу.
Применяются для представления схемы электрических устройств и компонентов на бумаге.
Условные графические обозначения
Для обозначения схемы электрических устройств и компонентов можно использовать условные графические обозначения. Они представляют собой прямоугольник с входными и выходными линиями.
Входные линии элементов расставлены слева, а выходные – справа.
Это также касается и целых листов со схемами: с левой стороны здесь можно увидеть все входные сигналы, на правой стороне же можно увидеть выходы.
Путь слева направо – вот что проще запомнить, как чтение из книги.
Внутри прямоугольника можно найти символ, который обозначает функцию, выполняемую электрическим устройством.
Он представляет собой двоичное логическое условие, которое срабатывает в том случае, если оба входа имеют значение «1». Он применяется при составлении логических цепочек и служит для соединения двух логических выражений в одно. Логический элемент И представляет собой двоичное логическое условие, при котором выход срабатывает, если оба входа имеют значение «1». Он используется для соединения двух логических выражений в одно и применяется при составлении логических цепочек. Логический элемент И.
На Рисунке 1 представлен логический элемент И. Он используется для установки связи между двумя цепями электрических сигналов. Логический элемент И имеет два входа и один выход. Для получения истинного значения на выходе необходимо, чтобы все входы были поданы в истинном состоянии. Благодаря своей простоте и доступности, логический элемент И имеет широкое применение в электронике.
Логический элемент И представлен на рисунке 1а. Он представляет собой два входа и один выход. Когда на оба входа входят высокие уровни сигнала (1 и 1), выход имеет высокий уровень сигнала (1). В любом другом случае выход будет иметь низкий уровень сигнала (0).
Рисунок 1а показывает графическое обозначение логического элемента И. Он обладает двумя входами и одним выходом. Когда на оба входа поступает сигнал уровня 1, то на выходе будет высокий уровень сигнала (1). В любом другом случае выходной сигнал будет равен 0.
Символ “&” – символ И в английском языке – используется для обозначения функции. Происходит это все из проклятого буржуазного времени, когда эта «лженаука» была изобретена.
Входы элемента помечены как X1 и X2, а выход представлен функцией Y.
Проще говоря, как в школьной математике, Y = K*X или, в более общем случае, Y = f(x).
Число входов элемента не ограничено только сложностью решаемой задачи и может быть больше, чем два. Однако выход может быть только один.
При этом на выходе Y напряжение высокого уровня будет наличествовать даже при переходе на низкий уровень на одном из двух входов.
Условие для выхода Y напряжения высокого уровня: входы X1 и X2 должны иметь напряжение высокого уровня. Если ни один из входов не имеет напряжение высокого уровня, то на выходе Y будет напряжение низкого уровня. Тем не менее, даже если на одном из входов напряжение переходит на низкий уровень, на выходе Y все еще будет напряжение высокого уровня.
Если элемент имеет 4 или 8 входов, то требуется, чтобы условие высокого уровня было выполнено на всех входах: на входе 1, на входе 2, на входе 3 … и на входе N.
Не без причины требуется достигнуть высокого уровня качества при выполнении работы электрика. Только при соблюдении правил и профессиональном подходе можно получить отличный результат.
Для достижения высокого качества все работы электрика должны быть выполнены с большой ответственностью. При этом необходимо соблюдать требуемые правила и подходить к исполнению работы с профессионализмом. Только в этом случае на выходе будет ощущаться высокий уровень качества.
Для того, чтобы понять логику работы элемента И, на рисунке 1б представлена его аналогичная контактная схема. Здесь выход элемента Y представлен в виде лампы HL1. Если лампа горит, то это соответствует высокому уровню на выходе элемента И.
Часто для обозначения элементов используется сочетание цифр вида 2-И, 3-И, 4-И и 8-И. Первая цифра указывает на количество входов данного элемента. Для их подключения поставляется два провода. Контакты кнопки соединяются с этими проводами.
Для входных сигналов X1 и X2 используются обычные «звонковые» кнопки без фиксации. Для их подключения предоставляется два провода, которые соединяются с контактами кнопки.
Кнопки в разомкнутом состоянии представляют собой состояние низкого уровня, а замкнутое означает высокий уровень.
В решении проблемы питания на схеме предлагается использовать гальваническую батарею.
Пока кнопки находятся в незамкнутом состоянии, лампа, конечно, не проявляет свое действие.
Для включения лампы обе кнопки должны быть нажаты – И-SB1 и И-SB2. Такая логика является результатом взаимодействия между входными и выходными сигналами элемента И.
Все элементы И переходят в состояние включения и будут готовы выполнить свою работу.
Рисунок 1в позволяет видеть наглядно, как выполняется работа элемента И. Временная диаграмма показывает, что все элементы И переходят в состояние включения, после чего будут готовы выполнять свою работу.
На входе X1 появляется сигнал высокого уровня, однако на выходе Y никаких изменений не происходит – там по-прежнему присутствует сигнал низкого уровня.
X2 сигнал появляется с небольшой задержкой по сравнению с первым входом, а на выходе Y появляется сигнал высокого уровня.
При поступлении на вход X1 сигнала низкого уровня, результатом является выходной сигнал такого же низкого уровня.
Таким образом, можно сказать, что выходной сигнал высокого уровня удерживается до тех пор, пока сигналы высокого уровня присутствуют на обоих входах.
Для получения высокого уровня на выходе для более многовходных элементов, таких как 8-И, уровень должен быть высоким на всех восьми входах.
Для профессиональных электриков информация о состоянии выхода логических элементов в зависимости от входных сигналов представлена в виде таблиц истинности.
Для рассмотренного электрического элемента 2-И представлена таблица истинности на рисунке 1г. Но она пригодится для того, чтобы посчитать процент подготавливаемого материала.
При подготовке работы мы можем воспользоваться таблицей, которая напоминает таблицу умножения, только немного меньше. Она поможет нам посчитать процент подготавливаемого материала.
Если проанализировать принцип работы, то станет понятно, что для получения высокой нагрузки на выходе, на оба входа должно быть подано напряжение высокого уровня (логическая единица).
Не секрет, что электрики почти идеально знают таблицу истинности. Она аналогична таблице умножения и очень легко запоминается. Таким образом, можно сказать, что сравнение этих двух таблиц имеет основательное обоснование.
Алгебра логики и булева алгебра могут быть использованы для описания функции И.
При двухвходовом электрическом элементе формула будет иметь вид: Y = X1*X2 или другая форма записи Y = X1^X2. Это двухвыводный элемент, который в зависимости от входных значений выдает один из двух выходных сигналов. Когда не менее одного из входных сигналов имеет значение «1», выходной сигнал становится «1», в противном случае он остается «0».
Логический элемент ИЛИ
В качестве примера рассмотрим логический элемент ИЛИ. Он представляет собой двухвыводный элемент, который на основании входных данных выдает один из двух выходных сигналов. Если хотя бы один из входных сигналов имеет значение «1», то выходной сигнал также становится «1», в противном случае он остается «0».
Логический элемент ИЛИ
На рисунке 2 показан логический элемент “ИЛИ”. Он используется для получения булевого результата на основе двух или более логических входных значений. Если хотя бы одно из входных значений является истинным, то результатом будет истина. В противном случае результат будет ложным.
Элемент ИЛИ с графической обозначенностью похоже на элемент И, за исключением того, что вместо знака & внутри прямоугольника нарисована цифра 1 (см. рисунок 2а). Слева может быть один или больше входов X1 и X2, а справа выход Y. Где X1, X2 – входные переменные, а Y – выходная. От функции ИЛИ можно ожидать, что если хотя бы одна из переменных принимает значение 1, то и выходная переменная будет равна 1.
Формула булевой алгебры для функции ИЛИ записывается как Y = X1 + X2, где X1, X2 – входные переменные, а Y – выходная. От этой функции можно ожидать, что если хотя бы одна из входных переменных имеет значение 1, то и выходная будет равна 1.
Формула гласит, что Y будет правдивым, если на вход X1 или X2 поступает высокий уровень или на оба входа сразу.
Понять только что сказанное поможет контактная схема, представленная на рисунке 2б: нажатие на любую из кнопок (высокий уровень) или на обе кнопки сразу, приведет к свечению лампочки (высокий уровень).
В данном случае, кнопки являются входными сигналами X1 и X2, а лампочка – выходным сигналом Y.
Для упрощения понимания работы показанной контактной схемы, на рисунках 2в и 2г приведены временная диаграмма и таблица истинности соответственно. Анализируя их, вы сможете легко разобраться в работе контактной схемы. Альтернативно инверсия может быть представлена цифрой 0 или 1).
Логический элемент НЕ, инвертор
В цифровой технике инвертор – невероятно сложный элемент. Так это и есть по сути. В алгебре логики инверсия значит инвертор или отрицание. Выходной сигнал будет противоположным входному, что можно записать в виде формулы: Y = /X (Косая черта перед X символизирует инверсию, а альтернативно она может быть продемонстрирована цифрой 0 или 1).
Обычно вместо косой используется подчеркивание сверху, хотя допускается и альтернативное обозначение.
Элемент НЕ обозначается графически квадратом или прямоугольником, содержащим в себе цифру 1.
1 показывает инвертор. Это электрический прибор, который изменяет напряжение электрической цепи. Он используется для того, чтобы преобразовать постоянное напряжение в переменное. Он также используется для того, чтобы изменить напряжение на необходимое значение.
Рисунок 3.1 показывает инвертор. Этот электрический прибор позволяет менять напряжение цепи путем преобразования постоянного напряжения в переменное. Таким образом, он может быть использован для регулирования напряжения на нужное значение.
Символ инвертора в электрической схеме представлен одним элементом, имеющим только один вход – X и один выход – Y. На выходной линии имеется маленький кружок, указывающий на то, что этот элемент – инвертор.
Он состоит из различных компонентов, включая микропроцессоры, микросхемы, цепи, драйвера и системы управления. Все они должны быть правильно подключены и настроены, чтобы инвертор мог использоваться для включения или выключения питания от электросети.
Электрика считается одним из самых сложных и ответственных видов работ. Для того, чтобы инвертор работал безошибочно, необходимо правильно подключить и настроить все компоненты в нем – микропроцессоры, микросхемы, цепи, драйвера и системы управления. Только тогда инвертор сможет надежно включать или выключать цифровое устройство от электросети.
Это подтверждает его контактную схему: раньше достаточно было лишь кнопок, но теперь в неё включено реле, что открывает новые возможности для электриков.
Пока кнопка SB1 не нажата (логический ноль на входе), реле K1 остаётся обесточенным и его нормально-замкнутые контакты подают логическую единицу на выходе, что приводит к включению лампочки HL1.
Нажмите кнопку, чтобы подать на вход логическую единицу, это вызовет включение реле, разомкнет контакты K1.1 и лампочка погаснет, что противоположно логическому нулю на выходе.
Диаграмма времени на рисунке 3в и таблица истинности на рисунке 3г подтверждают то, что было сказано.
Они представляют собой базовые элементы логических цепей и применяются для реализации логических операций. Они могут быть использованы для построения более сложных логических структур.
Логический элемент И-НЕ представляет собой два различных элемента, сочетающихся для реализации логического оператора «И-НЕ». Функция этого логического элемента заключается в том, что он выдает логический «1» при включенном входе «И» и выключенном входе «НЕ». В противном случае, выход логического элемента И-НЕ будет равен «0».
Логический элемент И-НЕ применяется для реализации логических операций в электронных системах. Он включает в себя сочетание логического элемента И и НЕ для представления логического оператора «И-НЕ». Этот логический элемент выдает логический «1» при включенном входе «И» и выключенном входе «НЕ». В противном случае выходное значение будет равно «0». Устройство И-НЕ Логический элемент И-НЕ
На рисунке 4 представлен логический элемент И-НЕ, который используется при проектировании электрических устройств.
Логический элемент И-НЕ имеет условное графическое обозначение с использованием знака & (логическое И) и кружочка, указывающего на наличие в его составе инвертора. Линия выхода начинается именно с этого кружочка.
В контактном аналоге логического элемента на рисунке 4б мы видим реле К1 с нормально-замкнутыми контактами, которое включает лампочку. Это по сути и есть аналог инвертора, представленного на рисунке 3б. Реле управляется кнопками SB1 и SB2, которые в свою очередь соответствуют входам X1 и X2 логического элемента И-НЕ.
На схеме видно, что реле будет включено только в том случае, когда будут нажаты обе кнопки: в данном примере кнопки выполняют роль функции Логическое И.
Когда применяется электрическое питание, лампа на выходе гаснет, что соответствует состоянию логического нуля.
Если ни одна из кнопок не нажата, реле отключено, а лампочка на выходе схемы будет гореть, что соответствует уровню логической единицы. Это происходит в результате того, что нуль переключает электрический ток в обратную сторону. Во-вторых, если все входы имеют логический нуль, то выходной сигнал будет также логическим нулем. Это происходит потому, что логические нули не переключают электрический ток на выходе.
Все это подтверждает, что при правильной работе электрических компонентов на входе и выходе будут заметны изменения. Во-первых, если на одном из входов появляется логический нуль, то на выходе будет логическая единица. Это происходит в результате переключения электрического тока в обратную сторону. Таким образом, если на всех входах присутствует логический нуль, выходной сигнал также будет логическим нулем, поскольку нули не приводят к переключению электрического тока.
В случае, когда оба входа подключены к нулю, то выходное состояние не изменится.
Элементы И-НЕ являются очень ценными для электриков, потому что они позволяют выполнять операцию инверсии. При соединении обоих входов элемента И-НЕ, он становится инвертором. Это значит, что он будет производить инверсию логического сигнала, передаваемого через него. Таким образом, он просто выполняет операцию НЕ.
Применение такого свойства дает дополнительные возможности для электриков, не требуя при этом установки специальной микросхемы, содержащей в себе шесть инверторов, если необходимо использовать лишь один или два.
Во-первых, мы можем получить нуль на выходе только при условии, что на всех входах будет равно единица. А вот инверсия в названии свидетельствует о том, что результат данной логической операции будет инвертированным.
Для заявленной задачи подойдет логический элемент 2И-НЕ. Он имеет два входа, на которых приходят сигналы для обработки. В линейке микросхем также представлены 3-х, 4-х и 8-ми входные элементы. Отличительной особенностью данного элемента является инверсия выходного сигнала, что указано в его названии.
Во многих сериях цифровых микросхем базовым элементом является 2И-НЕ, который имеет только один выход. После правильного соединения выходное напряжение при заданной входной мощности будет стабильное.
При выборе различных вариантов подключения входов установлено еще одно прекрасное свойство. С помощью правильного соединения результатом будет постоянное выходное напряжение при заданной входной мощности.
Соединив три входа восьмивходового элемента 8И-НЕ, мы получаем элемент 6И-НЕ.
Если соединить все восемь входов вместе, то можно получить простой инвертор, что было отмечено выше. Они могут быть очень полезными в проектировании сложных электрических схем.
Разговор о логических элементах имеет важное значение для электриков. Они помогают создавать мощные электрические схемы и решать задачи проектирования.
В этой статье мы рассмотрим простые эксперименты с микросхемами, проанализируем внутреннее устройство микросхем и посмотрим на простые устройства, такие как генераторы импульсов. Мы рассмотрим как создавать, устанавливать и использовать эти компоненты в различных проектах электроники.
Логические микросхемы являются одними из наиболее полезных компонентов в электротехнике. Они используются для управления электрическими сигналами и преобразования их в другие формы. В этой статье мы поговорим о логических микросхемах и их применении.