Логические элементы

Рассмотрим некоторые логические элементы с одним и двумя входами, реализующие ПФ от одного и двух аргументов.

Логический элемент НЕ (инвертор). Инвертор реализует ПФ НЕ. В схемах инвертор изображается следующим образом (рис.2.1).

Рис.2.1. Графическое обозначение

логического элемента НЕ

Рис.2.2. Диаграммы сигналов, Рис.2.3. Временные диаграммы

соответствующих логическим сигналов на входе и выходе

значениям “0” и”1” элемента НЕ

На вход инвертора подается цифровой сигнал, величина напряжения которого соответствует значению аргумента ПФ. Например, если x=1, то это напряжение составляет +5 В, а если х=0 , то 0 В (рис.2.2). На выходе инвертора получается сигнал, представляющий значение функции отрицания НЕ, т.е. значение, обратное входному (рис.2.3) : y=1 (на выходе +5 В, если на входе 0 В) или y=0 (на выходе 0 В, если на входе +5 В). Нужно сказать, что на временной диаграмме инвертора допущена некоторая условность: судя по диаграмме, переключение цифрового сигнала происходит мгновенно, в действительности же любой физический процесс в логических элементах протекает за определенное время.Логический элемент И. Этот элемент реализует ПФ конъюнкции или логического произведения. Иногда логический элемент И называют конъюнктором, а также схемой совпадения, что отражает существо работы этого элемента: цифровой сигнал, соответствующий значению логической единицы, появляется на выходе схемы только тогда, когда совпадут по времени единичные значения цифровых сигналов на входе. На рис.2.4 представлено схематическое изображение элемента, а на рис.2.4 - его временная диаграмма.

Рис.2.4. Графическое обозначение

логического элемента И

Рис.2.5. Временные диаграммы сигналов на входе и выходе

логического элемента И

Логический элемент ИЛИ. Этот элемент реализует ПФ дизъюнкции или логического сложения. Иногда логический элемент ИЛИ называют дизъюнктором или схемой сборки: сигнал, соответствующий уровню логической единицы, возникает на выходе, если хотя бы на один из входов придет сигнал логической единицы. На рис.2.6 приведено схематическое представление элемента, а на рис.2.7 - временная диаграмма.

Логические элементы И-НЕ и ИЛИ-НЕ. Последовательное соединение элементов И и НЕ реализует функцию отрицания конъюнкции (рис.2.8). Логический элемент, реализующий эту функцию, называется И-НЕ. Обозначение этого элемента приведено на рис.2.12.

Рис.2.6. Графическое обозначение

логического элемента ИЛИ

Рис.2.7. Временные диаграммы

сигналов на входе и выходе

логического элемента ИЛИ

Рис.2.8. Последовательное Рис.2.9. Графическое

соединение элементов И и НЕ обозначение элемента И-НЕ

По аналогии с этим проводится последовательное соединение элементов ИЛИ и НЕ, реализующих функцию отрицания дизъюнкции (рис.2.9). Такой логический элемент называется ИЛИ-НЕ и обозначается следующим образом (рис.2.11).

Рис.2.10. Последовательное Рис.2.11. Графическое

соединение элементов ИЛИ и НЕ обозначение элемента ИЛИ-НЕ

Особенностью этих элементов является то, что они реализуют функционально полную систему ПФ, а следовательно, используя элементы И-НЕ или ИЛИ-НЕ, можно построить любую сколь угодно сложную схему.