Цифровые схемы — логические элементы
Цифровые электронные схемы работают с напряжениями двух логических уровней, а именно Logic Low и Logic High. Диапазон напряжений, соответствующий низкому логическому значению, обозначен как «0». Точно так же диапазон напряжений, соответствующий логическому максимуму, обозначен цифрой «1».
Базовая цифровая электронная схема, которая имеет один или несколько входов и один выход, называется логическим вентилем . Следовательно, логические элементы являются строительными блоками любой цифровой системы. Мы можем классифицировать эти логические элементы в следующие три категории.
- Основные ворота
- Универсальные ворота
- Специальные ворота
Теперь давайте поговорим о логических элементах, попадающих в каждую категорию по очереди.
Основные ворота
В предыдущих главах мы узнали, что булевы функции могут быть представлены либо в форме суммы произведений, либо в форме произведения сумм в зависимости от требования.
Таким образом, мы можем реализовать эти булевы функции, используя базовые элементы. Основными воротами являются И, ИЛИ И НЕ ворота.
И ворота
Логический элемент И представляет собой цифровую схему, которая имеет два или более входов и производит выход, который является логическим И всех этих входов.
В следующей таблице показана таблица истинности 2-входного логического элемента AND.
| В | Y = AB | |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Здесь A, B – входы, а Y – выход двух входных И логических элементов. Если оба входа «1», то только выход, Y «1». Для оставшихся комбинаций входов выход Y равен 0.
На следующем рисунке показан символ логического элемента AND, который имеет два входа A, B и один выход Y.
Этот логический элемент И производит выход (Y), который является логическим И двух входов А, В. Аналогичным образом, если есть ‘n’ входов, то логический элемент И производит выход, который является логическим И всех этих входов. Это означает, что выход логического элемента AND будет равен «1», когда все входы равны «1».
ИЛИ ворота
Логический элемент ИЛИ – это цифровая схема, которая имеет два или более входов и создает выход, который является логическим ИЛИ всех этих входов. Это логическое ИЛИ обозначается символом «+».
В следующей таблице показана таблица истинности 2-входного ИЛИ вентиля.
| В | Y = A + B | |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
Здесь A, B – входы, а Y – выход двух входных логических элементов ИЛИ.
Если оба входа «0», то только выход, Y «0». Для остальных комбинаций входов выход Y равен «1».
На следующем рисунке показан
Этот логический элемент ИЛИ выдает выход (Y), который является логическим ИЛИ двух входов A, B. Аналогично, если имеется ‘n’ входов, то вентиль ИЛИ генерирует выход, который является логическим ИЛИ всех этих входов. Это означает, что выход логического элемента ИЛИ будет равен «1», когда хотя бы один из этих входов равен «1».
НЕ ворота
Логический элемент NOT – это цифровая схема с одним входом и одним выходом. Выход NOT gate является логической инверсией ввода. Следовательно, вентиль НЕ также называется инвертором.
В следующей таблице показана таблица
| Y = A ‘ | |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
Здесь A и Y – вход и выход элемента НЕ соответственно.
Если вход A равен 0, то выход Y равен 1. Точно так же, если вход A равен «1», то выход Y равен «0».
На следующем рисунке показан символ НЕ, который имеет один вход A и один выход Y.
Этот НЕ вентиль производит вывод (Y), который является дополнением ввода, A.
Универсальные ворота
Ворота NAND & NOR называются универсальными воротами . Потому что мы можем реализовать любую булеву функцию, которая находится в виде суммы продуктов, используя только вентили NAND. Точно так же мы можем реализовать любую булеву функцию, которая находится в виде суммы сумм, используя только вентили NOR.
NAND ворота
NAND gate – это цифровая схема, которая имеет два или более входов и производит выход, который является
В следующей таблице показана таблица истинности 2-входного вентиля NAND.
| В | Y = (AB) ‘ | |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Здесь A, B – входы, а Y – выход двух входных вентилей NAND.
Когда оба входа «1», выход Y равен «0». Если хотя бы один из входов равен нулю, тогда выход Y равен «1». Это прямо противоположно операции ввода-вывода и логического элемента.
На следующем изображении показан символ вентиля NAND, который имеет два входа A, B и один выход Y.
Работа шлюза NAND такая же, как и у шлюза AND, за которым следует инвертор. Вот почему символ ворот NAND представлен так.
NOR ворота
NOR gate – это цифровая схема, которая имеет два или более входов и производит выход, который является инверсией логического ИЛИ всех этих входов.
Следующая таблица показывает таблицу истинности 2-входного вентиля NOR
| В | Y = (A + B) ‘ | |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
Здесь A, B – входы, а Y – выход.
Если оба входа равны 0, то выход Y равен 1. Если хотя бы один из входных данных равен «1», то выходным значением является «0». Это прямо противоположно операции ввода-вывода или логического элемента.
На следующем рисунке показан символ логического элемента NOR, который имеет два входа A, B и один выход Y.
Работа шлюза NOR такая же, как и у шлюза OR, за которым следует инвертор. Вот почему символ ворот NOR представлен так.
Специальные ворота
Ворота EX-OR & Ex-NOR называются специальными воротами. Потому что эти два входа – это особые случаи ворот ИЛИ ИЛИ НЕ.
Бывшие ворота
Полная форма ворот Ex-OR – это ворота Exclusive-OR . Его функция такая же, как у логического элемента ИЛИ, за исключением некоторых случаев, когда входы имеют четное число единиц.
В следующей таблице показана таблица истинности 2-входного вентиля Ex-OR.
| В | Y = A⊕B | |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Здесь A, B – входы, а Y – выход двух входных шлюзов Ex-OR.
Таблица истинности для шлюза Ex-OR такая же, как и для таблицы ИЛИ для первых трех строк. Единственная модификация находится в четвертом ряду. Это означает, что выход (Y) равен нулю вместо единицы, когда оба входа равны единице, поскольку входы имеют четное число единиц.
Следовательно, выход логического элемента «ИЛИ-ИЛИ» равен «1», когда только один из двух входов равен «1». И это ноль, когда оба входа одинаковы.
На следующем рисунке показан символ шлюза Ex-OR, который имеет два входа A, B и один выход Y.
Работа шлюза Ex-OR аналогична работе шлюза OR, за исключением нескольких комбинаций входов. Вот почему символ ворот Ex-OR представлен так. Выход шлюза Ex-OR равен «1», когда на входах присутствует нечетное количество единиц. Следовательно, выход шлюза Ex-OR также называется нечетной функцией .
Бывшие ворота
Полная форма ворот Ex-NOR – это ворота Exclusive-NOR . Его функция такая же, как и у шлюза NOR, за исключением некоторых случаев, когда входы имеют четное число единиц.
В следующей таблице показана таблица истинности 2-входного вентиля Ex-NOR.
| В | Y = A⊙B | |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Здесь A, B – входы, а Y – выход. Таблица истинности шлюза Ex-NOR такая же, как и у шлюза NOR для первых трех строк. Единственная модификация находится в четвертом ряду. Это означает, что выход равен одному вместо нуля, когда оба входа равны.
Следовательно, выход шлюза Ex-NOR равен «1», когда оба входа одинаковы. И это ноль, когда оба входа разные.
На следующем рисунке показан символ шлюза Ex-NOR, который имеет два входа A, B и один выход Y.
Работа шлюза Ex-NOR аналогична работе шлюза NOR, за исключением нескольких комбинаций входов. Вот почему символ ворот Ex-NOR представлен именно так.
Выход шлюза Ex-NOR равен «1», когда на входах присутствует четное число единиц. Следовательно, выход шлюза Ex-NOR также называется четной функцией .
Из приведенных выше таблиц истинности логических элементов Ex-OR и Ex-NOR мы можем легко заметить, что операция Ex-NOR является просто логической инверсией операции Ex-OR.
Схема движения к цифровой экономике
Купить постер
Схема маршрутов движения к цифровой экономике по направлениям «Информационная инфраструктура», «Информационная безопасность», «Цифровые технологии», «Кадры для цифровой экономики», «Нормативное регулирование», «Цифровое государственное управление». Движение по указанным направлениям стартовало в 2018 году.
В 2019 году маршрутная сеть расширилась – запущено движение по направлению «Искусственный интеллект».
Информационная инфраструктура
Развитие сетей связи, развитие системы российских центров обработки данных, внедрение цифровых платформ работы с данными для обеспечения потребностей граждан, бизнеса и власти
Цифровые технологии
Создание «сквозных» цифровых технологий на основе преимущественно отечественных разработок, формирование спроса на передовые российские технологии, продукты, сервисы и создание комплексной системы финансирования соответствующих проектов
Кадры для цифровой экономики
Совершенствование системы образования, которая должна обеспечивать цифровую экономику компетентными кадрами.
Трансформация рынка труда, который должен опираться на требования цифровой экономики. Создание системы мотивации по освоению необходимых компетенций и участию кадров в развитии цифровой экономики России
Нормативное регулирование
Формирование новой регуляторной среды, обеспечивающей благоприятный правовой режим для возникновения и развития современных технологий, а также для осуществления экономической деятельности, связанной с их использованием
Цифровое государственное управление
Внедрение цифровых технологий и платформенных решений в сферах государственного управления и оказания государственных услуг, в том числе в интересах населения и субъектов малого и среднего предпринимательства, включая индивидуальных предпринимателей
Информационная безопасность
Достижение состояния защищенности личности, общества и государства от внутренних и внешних информационных угроз, при котором обеспечиваются реализация конституционных прав и свобод человека и гражданина, достойные качество и уровень жизни граждан, суверенитет и устойчивое социально-экономическое развитие Российской Федерации
Искусственный интеллект
Реализация комплекса мер по развитию искусственного интеллекта
для достижения лидирующих позиций в мире, в том числе обеспечение кадрами и необходимыми аппаратными средствами, поддержка перспективных научных исследований, повышение доступности и качества данных, стимулирование спроса на продукты с использованием технологии.
Также решаются задачи разработки и развития программного обеспечения,
в котором используются технологии искусственного интеллекта, популяризации и развития сообщества профильных специалистов
доля домохозяйств, имеющих широкополосный доступ к сети Интернет
социально значимых объектов
инфраструктуры, имеющих возможность подключения к широкополосному доступу к сети Интернет
доля Российской Федерации в мировом объеме оказания услуг по хранению и обработке данных
населения используют отечественные средства защиты информации
государственных органов и органов местного самоуправления используют
отечественное программное обеспечение
простой госинформсистем
в результате компьютерных атак
увеличение затрат на развитие «сквозных» цифровых технологий
увеличение объема выручки
проектов на основе «сквозных» цифровых технологий компаниями, получившими поддержку
увеличение количества PCT-заявок по «сквозным» цифровым технологиям компаниями, получившими поддержку
принимаемых на обучение по программам высшего образования в сфере ИТ
человек прошли обучение по
онлайн-программам развития цифровой грамотности
работающих специалистов, включая руководителей организаций
и представителей органов исполнительной власти
взаимодействий граждан
и коммерческих организаций
с государственными органами
и учреждениям осуществляется
в цифровом виде
приоритетных государственных
услуг и сервисов предоставляется
без необходимости личного
посещения государственных
органов, онлайн, проактивно
основных данных прошло
гармонизацию (соответствие
мастер-данным)
МИЛЛИОНОВ
Характеристики большого пересадочного
узла «Цифровая экономика» в 2024 году
БПА
ГИС
ГМИСС
ГТО
ДЗЗ
ЕАЭС
ЕГЭ
ЕСИА
ЕЭКО
ЕПГУ
ИБ
ИКТ
ИС
ИТ
— Банковский платежный агент
— Государственная информационная система
— Глобальноая многофункциональная инфокоммуникационная
спутниковая система
— «Готов к труду и обороне»
— Дистанционное зондирование Земли
— Евразийский экономический союз
— Единый государственный экзамен
— Единая система идентификации и аутентификации безопасность
— Единая электронная картографическая основа
— Единый портал государственных услуг
— Информационная безопасность
— Информационно-коммуникационные технологии
— Информационная система
— Информационные технологии
ККТ
КНД
ЛИЦ
МНТС
НПА
НСИ
НСУД
ПО
РИД
СМЭВ
ССОП
ФАП
ФГОС
ЦОД
CDO
— Контрольно-кассовая техника
— Контрольно-надзорная деятельность
— Лидирующий исследовательский центр
— Международное научно-техническое сотрудничество
— Нормативный правовой акт
— Нормативно-справочная информация
— Национальная система управления данными
— Программное обеспечение
— Результаты интеллектуальной деятельности
— Система межведомственного электронного взаимодействия
— Сети связи общего пользования
— Фельдшерско-акушерский пункт
— Федеральный государственный образовательный стандарт
— Центр обработки данных
— Chief data officer
Глоссарий
СХЕМА ДВИЖЕНИЯ
К ЦИФРОВОЙ ЭКОНОМИКЕ
Схема маршрутов движения к цифровой экономике по направлениям «Информационная инфраструктура», «Информационная безопасность», «Цифровые технологии», «Кадры для цифровой экономики», «Нормативное регулирование», «Цифровое государственное управление».
Движение по указанным направлениям стартовало в 2018 году.
В 2019 году маршрутная сеть расширилась – запущено движение по направлению «Искусственный интеллект».
| Скачать схему движения к цифровой экономике (9,3 мБ) |
© 2017-2019 Автономная некоммерческая организация «Цифровая экономика»
АНо «Цифровая экономика»
НАПРАВЛЕНИЯ
Материалы
Учебное пособие и обзор цифровых схем Учебное пособие и обзор цифровых схем.
В этом учебнике по цифровым схемам я представлю обзор с определением, примерами и типами цифровых схем. Я уверен, что вы найдете этот учебник полезным.
Простая цифровая схема
Содержание
Определение цифровой схемы
Цифровая схема представляет собой электрическую цепь, в которой сигнал имеет один из двух дискретных уровней – ВКЛ/ВЫКЛ или 0/1 или Истина/Ложь.
Транзисторы используются для создания логических элементов, выполняющих булеву логику.
Программное обеспечение, такое как Electronic Design Automation (EDA/ECDA), используется для проектирования цифровых схем. Как платное, так и бесплатное программное обеспечение EDA доступны для скачивания в Интернете.
Как работает цифровая схема?
В цифровых электронных схемах электрические сигналы принимают дискретные значения, не зависящие от времени, для представления логических и числовых значений. Эти значения представляют обрабатываемую информацию.
Транзистор является одним из основных электронных компонентов, используемых в дискретных схемах, и их комбинации могут использоваться для создания логических элементов. Затем эти логические элементы можно использовать в комбинации для создания желаемого выхода из входа.
Большие схемы могут содержать несколько сложных компонентов, таких как ПЛИС ( Программируемая пользователем вентильная матрица ) или микропроцессоры. Они вместе с несколькими другими компонентами могут быть связаны между собой для создания большой схемы, которая работает с большим объемом данных.
Разница между аналоговым и цифровым сигналом
Типы цифровых схем
Для простоты проектирования и понимания цифровые схемы делятся на следующие 2 типа:
1. Комбинированные схемы
одни и те же входы. Он представляет собой набор логических функций.Примеры : Мультиплексоры, демультиплексоры, кодеры, декодеры, полные и половинные сумматоры и т. д.
2. Последовательные схемы
Последовательная схема представляет собой комбинационную схему, в которой некоторые выходные сигналы используются в качестве входных. Эти схемы выполняют последовательность операций.
Примеры : регистры сдвига, счетчики, триггеры
PS : как комбинационные, так и последовательные схемы можно разделить на более мелкие типы. Но для простоты понимания я не упоминаю их здесь, иначе все запутается.
Примеры электронного оборудования, использующего цифровую схему
- Наручные часы
- Калькуляторы
- КПК ( Персональный цифровой помощник )
- Микропроцессоры.
Дополнительная информация о базовой цифровой схеме
[embedyt] https://www.youtube.com/embed?listType=playlist&list=PLSO_8SOeAq1NcI3sQUpHIAIIgsPwU5K-5&v=pyFyUsAeYPQ[/embedyt]
Заключение:
Я надеюсь, что это руководство по цифровым схемам было полезным и понятным. Дайте мне знать через комментарии ниже.
Похожие сообщения:
- Электронные схемы для начинающих
- Учебное пособие и обзор основных аналоговых схем
- Смешанная сигнальная цепь – определение, конструкция, примеры
- Символы цепей электронных компонентов
- Как работает электронная/электрическая схема
- Определение электроники
- Словарь по электронике
- Печатная плата: конструкция, схема и сборка
- Определение закона Ома, формула, пример
- Правила параллельных и последовательных электрических цепей
- Символы, значения и чертежи электропроводки
- Символы цепей электронных компонентов
- Сокращения и обозначения электронных компонентов
- Основные электронные компоненты – типы, функции, символы
- Как работают солнечные фотоэлектрические элементы
Цифровая схема | Как это работает
В цифровую схему встроено множество логических схем, запрограммированных на выполнение логических операций.
Такими логическими схемами являются НЕ, ИЛИ и И, которые объединяются для выполнения каких-либо конкретных операций. Логические схемы реализованы с использованием символов схемы и логических выражений с помощью символов JIS и символов MIL, также могут применяться любые уведомления. У них есть таблица истинности, которая представляет любую комбинацию входных данных для получения желаемого результата. Цифровая логическая схема — это схема, в которой напряжения потребляются с конечными напряжениями и различными значениями. Эти логические схемы классифицируются как последовательные логические и комбинационные логические схемы. В основном это относится к цифровой электронике, такой как калькуляторы, мобильные телефоны и компьютеры.
Как работает цифровая схема?
Центральный процессор занимает аппаратные схемы, которые включают микросхемы, электронные схемы, интегральные схемы и технологии программирования. Но и аппаратное, и программное обеспечение должны обмениваться данными для выполнения основных операций.
Компьютеры выполняют все основные операции в двоичном формате, а в некоторых случаях также подразумеваются десятичные значения. Логические операции выполняются схемами с использованием цифровых логических вентилей. Цифровые вентили — это физические блоки интегральных схем, используемые для выполнения логической задачи с использованием булевой логики. Логические элементы в основном встроены в электронные полупроводниковые переключатели, такие как транзисторы, диоды и т. д. Но пневматические молекулы, логика, жидкостная логика, электромагнитные реле и механические компоненты также используются для обозначения логических элементов. Эти практичные логические элементы разработаны по технологии CMOS, MOSFET, FET. Различные типы логических вентилей — это вентили НЕ, вентили И, вентили ИЛИ, XNOR, NOR и EXOR, EXNOR — это наиболее часто используемые логические вентили для выполнения логической задачи. Все обычные логические вентили работают с булевой функцией, чтобы выдавать выходные данные на основе таблицы истинности и получать выходные данные в виде одной двоичной цифры.
Следовательно, эти логические вентили известны как логические логические вентили или бинарные логические вентили. Логические схемы построены из основных строительных блоков цифровой электронной системы.
Типы логических схем
Цифровые схемы также называются коммутационными схемами, так как уровень напряжения изменяется от одного значения к другому одновременно. И поэтому это называется логической схемой, поскольку они подчиняются набору логических правил в соответствии с таблицей истинности. Логические схемы в целом делятся на комбинационные и последовательные логические схемы.
1. Комбинированная цифровая логическая схема
- Комбинированные логические схемы основаны на логических элементах, таких как логические элементы ИЛИ, логические элементы И, логические элементы НЕ, логические элементы ИЛИ и логические элементы И-НЕ. NOR и NAND попадают под универсальные ворота. Эти вентили объединены в сложную коммутационную схему. Комбинированный логический вентиль состоит из строительных блоков, и выходной сигнал может быть получен мгновенно на основе данного входного сигнала. Комбинационные схемы не содержат каких-либо отдельных компонентов памяти.
- Лучшим примером комбинационных схем являются декодер и кодер. Декодер изменяет данные двоичного кода и ввод на другое число и другие выходные строки. Несколькими примерами комбинационных коммутационных устройств являются преобразователи кода, полный сумматор, половинный сумматор, декодер, кодировщик, демультиплексор, мультиплексор и т. д. Комбинационные схемы могут быть реализованы в микроконтроллерах и микропроцессорах для разработки аппаратных и программных устройств компьютера.
Комбинационные схемы не содержат каких-либо отдельных компонентов памяти.2. Последовательные цифровые логические схемы
Последовательная цифровая схема не похожа на комбинационную схему. Здесь выходные данные устройства основаны не на данном входе, а также на входах, данных в прошедшее время. Другими словами, выход последовательной логической схемы основан на заданном входе, а также на текущем состоянии схемы. Здесь он содержит отдельный компонент памяти для сохранения прошлых входных и выходных данных.
Проще говоря, комбинация цифровых схем вместе с компонентами памяти называется последовательными цифровыми схемами. Он реализуется с помощью конечных автоматов. Лучшим примером последовательных логических устройств являются триггеры, счетчики с компонентами памяти и цифровые логические схемы. Два заданных входа используются комбинационными схемами для получения разных выходов. Выход, полученный из компонентов памяти, передается на комбинационные схемы. Внутренний вывод и ввод — это раздел вторичных компонентов. Они имеют переменное состояние, развиваемое компонентами памяти, а вторичные устройства вывода используются для возбуждения выделенных компонентов памяти. Последовательные логические схемы делятся на синхронизируемые, импульсные и событийно-управляемые 9.0003
3. Схемы с компонентами, управляемыми часами
Они являются синхронными, когда переход вывода происходит, когда вход имеет форму тактового импульса. Это называется синхронными последовательными схемами, зависящими от тактового и импульсного входов.
4. Схемы с компонентами, управляемыми событиями
- Они являются асинхронными, в которых переход вывода происходит, когда вход не имеет форму тактовых импульсов. Это не зависит от тактового сигнала, но эти асинхронные последовательные схемы полагаются на входные импульсы.
- Последовательная схема имеет выход в виде уровня и импульсного выхода. Импульсный выход поддерживается в зависимости от входного сигнала и может быть сведен к минимуму в некоторых случаях. Но для последовательных схем тактирования выходной импульс получается той же длительности, что и сгенерированный тактовый импульс. Выходной уровень отмечает выход, который колеблется в соответствии с данным входным импульсом и поддерживает то же состояние, пока не получит следующий тактовый импульс.
- Счетчик реализован в другой форме логических схем. Они работают в последовательности импульсов, и в зависимости от коэффициента деления импульсный выход устанавливается только при достижении количества импульсов.
