Site Loader

Содержание

Комбинированные логические схемы

В цифровых системах для получения требуемых характеристик обыч­но применяются комбинации логических элементов. Например, после­довательное включение логических элементов И и НЕ позволяет полу­чить функцию И-НЕ (рис. 11.13(а)). Таким же образом можно полу­чить логическую функцию ИЛИ-НЕ, объединив элементы ИЛИ и НЕ (рис. 11.13(б)).

В качестве поясняющего примера рассмотрим логическую схему на рис. 11.14. На вход схемы подается сигнал 0111. Нужно определить сиг­нал на выходе.

 

Решение. На выходе схемы ИЛИ (i) присутствует 1, а на выходе схе­мыИ-НЕ (ii) – 0. Следовательно, на входы схемы ИЛИ (iii) подается комбинация 10 и на ее выходе Gдействует логическая 1.

На рис. 11.15 изображена комбинация простых логических элементов для управления сигнализацией. Схема G1является элементом ИЛИ-НЕ, у которого объединены входы. В результате G1 действует как инвер­тор НЕ.

Чтобы сработала сигнализация, на звонок должно быть подано положительное напряжение от источника питания, т. е. на выходе эле­мента И (схема G2) должна действовать 1. Для этого на оба входа эле­мента И должны быть поданы 1. Такое может случиться, если ключ S1 разомкнут, а ключ S2 замкнут. Другой комбинации, при которой может сработать сигнализация, нет.

      

                                 Рис. 11.13.                                         Рис. 11.14.

Рис. 11.15.

 Двоичная система счисления

Если в десятичной системе счисления используется десять цифр, то в двоичной их всего две: нуль и единица(0 и 1). Эта система идеально подходит для логических схем и имеет дело именно с ними.

В десятичной системе первый столбец А (табл. 11.9) является столб­цом единиц, столбец В — столбцом десятков, С — сотен, D — тысяч и т. д. В двоичной системе каждый столбец может быть представлен ли­бо 0, либо 1. При этом первый столбец А соответствует единицам, В -двойкам, С — четверкам, D — восьмеркам и т. д. Любое число может быть представлено как в десятичной системе, так и в двоичной систе­ме. В табл. 11.10 показано преобразование десятичных чисел от 0 до 7 в двоичные.

Таблица 11.9

Десятичные столбцы

Двоичные столбцы

D

C

B

А

D

C

B

А

103

102

101

10°

23

22

21

Тысячи

Сотни

Десятки

Единицы

Восьмерки

Четверки

Двойки

Единицы

Таблица 11. 10

Десятичные числа

Двоичные числа

С

В

А

(4)

(2)

(1)

0

0

0

0

1

0

0

1

2

0

1

0

3

0

1

1

4

1

0

0

5

1

0

1

6

1

1

0

7

1

1

1

Для чисел, больших 7, нужен четвертый столбец (восьмерки). Так, 8 = 1000,9 == 1001,  10 = 1010, 11 == 1011 и т. д.

В табл. 11.11 приведено несколько примеров преобразования двоичных чисел в десятичные.

Таблица 11.11

Двоичные числа

Двоичные столбцы

Десятичные числа

32

16

8

4

2

1

1110

1

1

1

0

= 8 + 4 + 2 = 14

1011

1

0

1

1

= 8 + 2 + 1 = 11

11001

1

1

0

0

1

= 16 + 8 + 1 = 25

10111

1

0

1

1

1

= 16 + 4 + 2 + 1 = 23

110010

1

1

0

0

1

0

= 32 + 16 + 2 = 50

 

Счетчик частоты

Логический элемент И в соединении со счетчиком может применяться для измерения частоты или периода. На рис. 11.16 показана схема изме­рителя частоты, состоящая из логического элемента И с двумя входами и счетчика. На вход А подается входной сигнал, а на вход В — тактовые им­пульсы заданной длительности. Сигнальные импульсы будут появляться на выходе схемы И только во время действия тактового импульса. Затем эти импульсы поступают на счетчик, который считает их и таким обра­зом определяет частоту входного сигнала. Например, если длительность тактового импульса равна 10 мс, а длительность входного сигнала при его частоте 1 кГц составляет 1 мс, то за время действия тактового им­пульса на выходе схемы появятся только 10 импульсов, которые, будучи посчитаны счетчиком, дадут частоту 1 кГц.

 

Рис. 11.16. Схема И в качестве измерителя частоты

 

Цифровой датчик времени (цифровые часы) (рис. 11.17)

Импульсы от кварцевого генератора, имеющего очень высокую стабиль­ность частоты, подаются на цепочку делителей частоты, которая генерирует точную последовательность тактовых импульсов. Декодер преобра­зует тактовые импульсы делителя в соответствующие сигналы, которые поступают на индикатор (см. также гл. 35). Секундный индикатор рабо­тает с самой высокой частотой, а часовой – с самой низкой.

 

Рис. 11.17. Блок-схема цифрового датчика времени.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

АЦП преобразует входной аналоговый сигнал в цифровой (рис. 11.18). Выходной сигнал представляет собой некоторое число параллельных ци­фровых разрядов (четыре на рис. 11.18). Каждый разряд   это двоичный столбец.

 

Рис. 11.18.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП)

На вход ЦАП поступает параллельный цифровой код. ЦАП преобразует его снова в величину напряжения (или ток), которая была представлена

 

Рис. 11.19.

в виде двоичного входного сигнала. Если это проделать с последовательностью цифровых входных сигналов, то можно восстановить аналоговую форму исходного сигнала (рис. 11.19).

 

 

Цифровая обработка сигнала

Большинство сигналов, встречающихся в повседневной жизни, например звук и видео, существуют в аналоговой форме. Прежде чем ввести такие сигналы в цифровую систему, например в цифровой магнитофон, необхо­димо преобразовать их в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя (рис. 11.20). После соответствующей обработки цифро­вой сигнал снова преобразуется в исходную аналоговую форму, т. е. в звуковой сигнал, с помощью цифро-аналогового преобразователя.

 

Рис. 11.20.

 

В данном видео рассказывается о цифро-аналоговых преобразователях:

 

Добавить комментарий

Лекция № 8 Логические основы ЭВМ.

Функциональные схемы логических устройств

Лекция № 8

Логические основы ЭВМ.

Функциональные схемы логических устройств

 

1. Базовые логические элементы

Базовые логические элементы реализуют рассмотренные выше три логические операции:

—       логический элемент «И» – логическое умножение

—       логический элемент «ИЛИ» – логическое сложение

—       логический элемент «НЕ» – инверсию

Поскольку любая логическая операция может быть представлена в виде комбинаций трёх основных, любые устройства компьютера, производящие обработку или хранение информации, могут быть собраны из базовых логических элементов как из кирпичиков.

Логические элементы компьютера оперируют с сигналами, представляющими собой электрические импульсы. Есть импульс – логическое значение сигнала 1, нет импульса – значение 0. На вход логических элементов поступают сигналы-аргументы, на выходе появляется сигнал-функция.

Преобразование сигнала логическим элементом задаётся таблицей состояния, которая фактически является таблицей истинности, соответствующей логической функции.

Логический элемент «И»

На входы А и В логического элемента последовательно подаются четыре пары сигналов различных значений, на выходе получается последовательность из четырёх сигналов, значения которых определяются в соответствии с таблицей истинности операции логического умножения.

 

 

 

                                           

 

 

                                    

Логический элемент «ИЛИ»

На входы А и В логического элемента последовательно подаются четыре пары сигналов различных значений, на выходе получается последовательность из четырёх сигналов, значения которых определяются в соответствии с таблицей истинности операции логического сложения.

 

 

 

                                               

 

 

 

Логический элемент «НЕ»

На вход А  логического элемента последовательно подаются два сигнала, на выходе получается последовательность из двух сигналов, значения которых определяются в соответствии с таблицей истинности операции логической инверсии.

                                                        

 

 

 

 

 

2. Функциональные схемы

В компьютерах широко применяются электрические схемы, содержащие сотни и тысячи элементов: реле, выключателей и т.п. Разработка таких схем весьма трудоёмкое дело. Оказалось, что здесь с успехом может быть использован аппарат алгебры логики.

Функциональная схема – это схематическое изображение некоторого устройства, состоящего из основных элементов и соединяющих их проводников, а также из входов и выходов, на которые подаётся и с которых снимается электрический сигнал.

Две схемы называются равносильными, если через одну из них проходит ток тогда и только тогда, когда он проходит через другую (при одном и том же входном сигнале).

Из двух равносильных схем более простой считается та схема, которая содержит меньшее число логических операций или логических элементов.

Задача нахождения среди равносильных схем наиболее простых является очень важной. Для этого надо сделать следующее: составить таблицу истинности данной схемы, упростить её (используя законы и формулы логики), построить функциональную схему.

Правило построения логических схем:

1) Определить число логических переменных.

2) Определить количество базовых логических операций и их порядок.

3) Изобразить для каждой логической операции соответствующий ей вентиль.

4) Соединить вентили в порядке выполнения логических операций.

Пример

Пусть Х = истина, Y = ложь. Составить логическую схему для следующего логического выражения: F = ХY&Х.

1) две переменные — Х и Y.

2) две логические операции:

3) Строим схему:

4) Ответ: 10&1 = 1

 

 

 


Лекция на тему «Построение логических схем с помощью базовых логических элементов» по дисциплине «Основы математической логики»

Тема: Построение логических схем с помощью базовых логических элементов

Логическим элементом называется дискретный преобразователь, который после обработки входных двоичных сигналов выдает на выходе сигнал, являющийся значением одной из логических операций.

Поскольку любая логическая операция может быть представлена в виде комбинаций трех основных, любые устройства компьютера, производящие обработку или хранение информации, могут быть собраны из базовых логических элементов, как из «кирпичиков».

Логические элементы компьютера оперируют сигналами, представляющими собой электрические импульсы. Есть импульс – логический смысл сигнала – 1, нет импульса – 0. На входы логического элемента поступают сигналы-значения аргументов, на выходе появляется сигнал-значение функции.

Преобразование сигнала логическим элементом задается таблицей состояния, которая фактически является таблицей истинности, соответствующей логической функции.

Рассмотрим условные обозначения (схемы) базовых логических элементов, реализующих логическое умножение (конъюнктор), логическое сложение (дизъюнктор) и отрицание (инвертор).

Устройства компьютера (сумматоры в процессоре, ячейки памяти в оперативной памяти и др.) строятся на основе базовых логических элементов.

Если элемент имеет входное напряжение от 0 до 0,4В, то оно рассматривается как логический 0, если напряжение в пределах от 0,7 до 1,5В, то оно рассматривается как 1. Примерно такие же характеристики имеет выходное напряжение.

  1. Построить схемы

Пример 1. Составить схему

Результат:


Пример 2. Составить схему

Результат:

Пример 3. Составить схему

Результат:

Пример 4. Составить схему

Результат:

Пример 5. Составить схему

Результат:


Пример 6. Составить схему

Результат:

Пример 7. Составить схему

Результат:

II. Выполним задачу обратную данной. Составим логическое выражение по заданной логической схеме:

Данное логическое выражение можно упростить.

Операция И — логическое умножение, ИЛИ — сложение. Запишем выражение, заменяя знаки & и U на * и + соответственно.

Упростим , затем запишем

)

  и тогда логическая схема примет вид:

Вывод: Логические схемы, содержащие минимальное количество элементов, обеспечивают большую скорость работы и увеличивают надёжность устройства.

Алгебра логики дала конструкторам мощное средство разработки, анализа и совершенствования логических схем. Проще, и быстрее изучать свойства и доказывать правильность работы схемы с помощью выражающей её формулы, чем создавать реальное техническое устройство.

По заданной логической функции построить логическую схему.

Наше построение схемы, мы начнем с логической операции, которая должна выполняться последней. В нашем случае такой операцией является логическое сложение, следовательно, на выходе логической схемы должен быть дизъюнктор. На него сигналы будут подаваться с двух конъюнкторов, на которые в свою очередь подаются один входной сигнал нормальный и один инвертированный (с инверторов).

Пример 2. Выписать из логической схемы соответствующую ей логическую формулу:

Решение:

  1. Построение логических схем.

Вариант 1.

По заданной логической функции построить логическую схему и таблицу истинности.

Решение:

2. Выписать из логической схемы соответствующую ей логическую формулу:

Решение:

Вариант 2.

1. По заданной логической функции построить логическую схему и таблицу истинности.
Решение:

2. Выписать из логической схемы соответствующую ей логическую формулу:

Решение:

По заданной логической функции построить логическую схему и таблицу истинности.

Контрольные вопросы:

  1. Перечислите основные логические операции.

  2. Что такое логическое умножение?

  3. Что такое логическое сложение?

  4. Что такое инверсия?

  5. Что такое таблица истинности?

  6. Что такое сумматор?

  7. Что такое полусумматор?

Литература, ЭОР:

  1. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов,Н. Д. Угринович – 2007г.;

2. Практикум по информатике и информационным технологиям. Учебное пособие для общеобразовательных учреждений, Н. Д. Угринович, Л. Л. Босова, Н. И. Михайлова – 2007г.

Как создавать логические схемы с помощью вентилей NAND?

В информатике очень полезны логические вентили, такие как вентили И-НЕ. Вы можете использовать ворота NAND в качестве универсальных ворот. Они могут быть полезны при разработке любой сложной логической схемы, ее реализации только с использованием вентилей И-НЕ.

В этом посте вы научитесь использовать И-НЕ в качестве универсального вентиля для создания логической схемы цифровой схемы с простыми вентилями. Если вы хотите узнать больше о логических вентилях, перейдите по следующим ссылкам.

Рассмотрим пример

Пример:

F = X + Y’Z — заданная функция.Покажите результат в таблице истинности и нарисуйте логическую схему, используя только вентиль И-НЕ.

Решение:

Данная функция F = X + Y’Z является логической функцией, когда она получает комбинацию входных значений, она оценивает одно выходное значение на основе выражения или логической функции. Схема такого типа называется комбинационной схемой.

В этой функции три переменные, поэтому нарисуйте для этой функции таблицу истинности с тремя переменными. Таблица истинности содержит все комбинации входных значений функции.

Таблица истинности с тремя переменными для F = X + Y’Z

Далее, если посмотреть на функцию, то легко определить, что здесь три логических операции: ИЛИ, И, НЕ. Вы можете реализовать функцию F = X + Y’Z, используя вентиль НЕ, вентиль ИЛИ и вентиль И.

Логическая схема для F = Y’Z + X с базовыми вентилями

F = X + Y’Z использует только два вентиля и инвертор — вентиль ИЛИ и вентиль И . Вход Y инвертируется для получения Y’. Логический элемент И оценивает Y’Z . Если значение Y’Z равно 1 или X равно 1, выход функции F = X + Y’Z равен 1.

Преобразование логической схемы с использованием логического элемента И-НЕ

Чтобы преобразовать схему со схемой НЕ-И-ИЛИ , необходимо заменить вентиль И , вентиль НЕ и вентиль ИЛИ на эквивалент НЕ-И . Сначала вы замените вентиль И на вентиль И-НЕ, а затем измените вентиль ИЛИ на вентиль И-НЕ.

Это показано ниже

вентиль И-НЕ эквивалентен вентилю НЕ

Эквивалент инвертора вентиля И-НЕ создается с использованием одного вентиля И-НЕ с двумя входами X, которые инвертируются на выходе, чтобы получить X’.

NAND Gate эквивалент NOT (инвертор)

Ф = (Х. Х)’

вентиль НЕ-И, эквивалентный вентилю ИЛИ

Элемент И-НЕ, эквивалентный элементу ИЛИ, требует наличия трех элементов И-НЕ, два из которых инвертируют входные значения — в данном случае X и Y. Выход аналогичен выходу вентиля ИЛИ.

F = ((X.X)’. (Y.Y)’)’ = (X’. Y’) = X + Y
Элемент И-НЕ эквивалент элемента И

Элемент И-НЕ, эквивалентный элементу И, требует только двух элементов И-НЕ. Первый И-НЕ производит инвертированный выход И, а второй И-НЕ действует как инвертор, чтобы исправить инверсию, и мы получаем И-выход.

F = ((X. Y)’. (X.Y)’)’ = X. Y

На следующей диаграмме вы найдете реализацию булевой функции F= X + Y’Z с использованием только вентиля И-НЕ.Мы использовали

  • 1 НЕ-И для инвертирования Y’
  • 2 НЕ-И для вентиля И с входом Y’Z
  • 3 вентиля И-НЕ для схемы вентиля ИЛИ для X + Y’Z
F= X + Y’Z .

Если вы проверите выход схемы вентиля И-НЕ, вы обнаружите, что он такой же, как и предыдущие схемы, созданные с использованием базовых логических вентилей. При построении логических схем используется только один тип вентиля, что является преимуществом при проектировании схем.

Каталожные номера

  • Мано, М.Моррис. 1984. Цифровой дизайн. Пирсон.
  • НАТАРАДЖАН, АНАНДА. 2015. Цифровой дизайн. PHI Learning Pvt. ООО

Типы логических вентилей — Цифровые устройства — KS3 Computer Science Revision

Логические вентили используют логические операторы. Наиболее распространенными логическими операторами являются И, ИЛИ и НЕ . У каждого оператора есть стандартный символ, который можно использовать при рисовании схем логических элементов.

Элемент И

Элемент И обычно имеет два входа. И говорит нам, что и вход A, и вход B должны быть равны 1 (или ON), чтобы выход был равен 1. В противном случае выход равен 0.

Логическое выражение можно записать как Q = A AND B .

Таблица правды будет выглядеть так:

0
Вход Вход B вход Q
0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1

Диаграмма логических ворот будут выглядеть так:

или ворота

Gate или ворота имеют два входа. ИЛИ говорит нам, что ЛИБО вход A ИЛИ вход B должен быть равен 1 (или включен), чтобы выход был равен 1. В противном случае выход равен 0 .

Логическое выражение может быть записано как Q = A OR B .

Таблица правды будет выглядеть так:

0

вход вход B вход q
9
0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1 1

Логические воротные диаграммы будут выглядеть так:

Не ворота

A Не ворота имеет только один вход.НЕ говорит нам, что вход A должен быть 0 (или ВЫКЛ), чтобы выход был 1. В противном случае выход равен 0. Логический элемент НЕ иногда называют инвертором.

Логическое выражение записывается как Q = NOT A.

Таблица истинности будет выглядеть следующим образом:

Схемы логических вентилей будут выглядеть следующим образом:

Схемы, чертежи и расположение электрических ворот в плане проезда

Эти схемы поставляются как любезность. Gate Info .Org не несет ответственности за их использовать.Вы всегда должны использовать или проконсультироваться с профессионалом по установке прежде чем пытаться установить или работать с системой ворот.

Нажмите на картинку для увеличения

1
Введение
Начните здесь


Интерактивный шлюз
Введение

2


Обзор 3D

3


Автоматизация 3D

4


Ворота сообщества

5


Линейный поворотный рычаг

6


Распашные ворота одинарные
и двойные ворота

7


Шибер Стандартный

8


Задний открыватель скользящих ворот

9


Установка петли автомобильного детектора
установка детектора корабля стиля зонда

10


с фото безопасности Глаза

11


Установка детектора корабля стиля зонда с петлями безопасности

12


Каркасы колонн

13


Опора стойки ворот

14


Каркасы колонн
и опоры

15


Угловые балки

16


Аутригеры стойки ворот

17


Обзор конструкции ворот

18


Петли Up Hill

19


Положительные упоры

20


Скальные работы
21

Монтаж на солнечной панели

22


Схема подключения
«Без телефонной линии»
Телефонная запись

23


Схема подключения
С цифровой клавиатурой
24

Схема подключения
С входной петлей

25


Установка линейного рычага

26


Контроллер двери
Базовая автономная система доступа

27


Контроллер двери
Система доступа через несколько дверей

28


Контроллер двери
Система доступа с несколькими дверями с компьютерным управлением

Различные типы логических вентилей, номера микросхем, таблица, схема, рабочая

Привет, ребята, добро пожаловать обратно в мой блог. В этой статье я расскажу о различных типах логических элементов в цифровой электронике, числах микросхем логических элементов, таблице истинности, диаграмме, работе логических элементов и т. д.

Если вам нужна статья на какую-то другую тему, прокомментируйте нас ниже в поле для комментариев. Вы также можете поймать меня @ Instagram — Chetan Shidling.

Также читайте:

  1. Различия между электромобилем и дизельным автомобилем, история, компоненты.
  2. Различные типы фильтров, используемых в электронике и электрических устройствах.
  3. Различия между схемой клипера и схемой фиксатора.

Типы логических вентилей

Логический вентиль — это электронное устройство, выполняющее логические операции. Входы логических элементов имеют двоичную форму (0,1), а выход получают в двоичной форме. Логические элементы специально реализованы с использованием диодов или тиристоров, работающих как электронные переключатели. С усилением логические элементы часто каскадируются таким же образом, как и булевы функции, что позволяет реализовать физическую модель всей булевой логики и, следовательно, всех логарифмов и арифметических операций, которые будут описаны с помощью булевой логики. .В электронных устройствах присутствует семь типов логических вентилей: НЕ, ИЛИ, И, И-НЕ, ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ. Всего семь видов ворот, есть основные ворота, универсальные ворота и исключительные ворота. Теперь я расскажу о типах логических вентилей.

Базовые ворота

В цифровой электронике присутствуют три основных типа логических элементов: НЕ, ИЛИ и И. Каждые ворота имеют свой рабочий функционал. Эти основные ворота используются для основных функций здесь работы этих ворот.

01. НЕ Ворота

В цифровой электронике мы называем ворота НЕ инвертором. Потому что вентиль НЕ дает выходу инверсию входа. Номер IC шлюза NOT: 7404.

. Символ ворот НЕ
Вход=(А) Выход=(Не А)
0 1
1 0
Таблица истинности вентиля НЕ

Выход схемы инвертора, представляющий инверсию к его входу.Его основная цель — инвертировать подаваемый входной сигнал. Если заданный вход имеет низкое значение, то выход, наоборот, имеет высокое значение. Конструкция вентиля НЕ очень проста, и для его создания требуется несколько устройств. Следовательно, для работы вентиля НЕ требуется ограниченная мощность.

02. Ворота операционной

Операционный вентиль — это базовый вентиль, используемый в цифровой электронике. Он дает результат как сложение двух входов. Номер IC ворот операционной: 7432.

Символ ворот операционной
Входы
A B
Выход =А+В
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Таблица истинности вентиля ИЛИ

Вентиль ИЛИ представляет собой цифровой логический вентиль, который объединяет оба входа и предлагает уникальный выход. Если на одном из входов вентиля ИЛИ высокий уровень, то и на выходе высокий уровень. Если на двух входах низкий уровень, то на выходе низкий уровень, а если на двух входах высокий уровень, то и на выходе высокий уровень. Это полная логическая операция вентиля ИЛИ.

03. И Ворота

Логический элемент И — это основной цифровой логический элемент. Он дает результат путем умножения обоих входов. Номер микросхемы AND Gate: 7408.

Символ вентиля И
Входы
А Б
Выход= А.В
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Таблица истинности вентиля И

Вентиль И с двумя входами и одним выходом. Если на одном из входов логического элемента И низкий уровень, то и на выходе низкий уровень. Если входы высокие, то и выход высокий.

Универсальные ворота

В цифровой электронике есть два типа универсальных вентилей: И-НЕ и НЕ-ИЛИ. Причина, по которой эти ворота называются универсальными, заключается в том, что, используя универсальные ворота, мы можем реализовать любые ворота, будь то базовые или исключающие ворота. Каждые универсальные ворота имеют свою логическую функцию. Вот рабочий функционал универсальных ворот. Универсальные вентили относятся к типам логических вентилей.

04. Ворота И-НЕ

Вентиль И-НЕ

представляет собой комбинацию вентилей И и НЕ.Ворота с пузырьковым ИЛИ называются воротами И-НЕ. Номер микросхемы NAND Gate: 7400.

Символ вентиля И-НЕ
Входы
А Б
Выход=(A.B)’
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Таблица истинности вентиля И-НЕ

На одном из входов логического элемента И-НЕ низкий уровень, тогда на выходе высокий уровень. Если на двух входах логического элемента И-НЕ высокий уровень, то на выходе низкий уровень. Выход логического элемента И является дополнением логического элемента И-НЕ. Ворота И-НЕ являются универсальными воротами, поэтому, используя один вентиль И-НЕ, мы реализуем один вентиль НЕ, используя два вентиля И-НЕ, мы реализуем один вентиль И, используя три вентиля И-НЕ, мы реализуем один вентиль ИЛИ, используя четыре вентиля И-НЕ, мы реализуем вентиль ИЛИ. может реализовать один вентиль ИЛИ, X-OR, а с помощью пяти вентилей И-НЕ мы реализуем один вентиль X-NOR.

Внедрение вентилей с использованием вентиля И-НЕ

05.Ворота NOR

Ворота ИЛИ-НЕ разработаны на основе комбинации вентилей НЕ и ИЛИ. Пузырьковое И называется воротами ИЛИ-НЕ. Номер IC шлюза NOR: 7402.

Символ вентиля НЕ-ИЛИ
Входы
А Б
Выход=(А+В)’
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
Таблица истинности вентиля ИЛИ-ИЛИ

Если на одном из входов вентиля ИЛИ-ИЛИ высокий уровень, то на выходе вентиля ИЛИ-ИЛИ низкий уровень. Если оба входа низкие, то выход высокий. Выход вентиля ИЛИ дополняет вентиль ИЛИ-ИЛИ. Вентиль ИЛИ является универсальным вентилем, поэтому, используя один вентиль ИЛИ, мы реализуем один вентиль НЕ, используя два вентиля ИЛИ, мы реализуем один вентиль ИЛИ, используя три вентиля ИЛИ, мы реализуем один вентиль И, используя четыре вентиля ИЛИ, мы реализуем вентиль И. может реализовать один вентиль NAND, X-NOR, а используя пять вентилей NOR, мы реализуем один вентиль XOR.

Внедрение вентилей с использованием вентиля NOR

Эксклюзивные ворота

В цифровой электронике существует два типа эксклюзивных вентилей: X-OR и X-NOR.Эксклюзивные вентили также относятся к типам логических вентилей.

06. Ворота X-OR

Ворота X-OR

мы обычно называем Ex-OR и исключительным ИЛИ в цифровой электронике. Номер IC шлюза X-OR: 7486.

Символ вентиля XOR
Входы
А Б
Выход = {А ( X-ИЛИ) В}
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Таблица истинности логического элемента X-OR

Если на входах логического элемента X-OR нечетное количество единиц, то на выходе логического элемента X-OR высокий уровень. Если оба входа имеют одинаковое значение, то выход низкий. Мы можем спроектировать вентиль X-OR, используя универсальные вентили и базовые вентили, потому что иногда вентили X-OR недоступны. Итак, схему, реализующую ту же функцию, можно сконструировать из других доступных вентилей.

07. Ворота X-NOR

Ворота X-NOR обычно называются Ex-NOR и Exclusive NOR.

Входы
А Б
Выход={А(Х-НЕ-ИЛИ)В}
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Таблица истинности логического элемента X-NOR

Если на входах логического элемента X-NOR нечетное количество единиц, то на выходе низкий уровень.Если оба входа логического элемента X-NOR одинаковы, то на выходе высокий уровень. Если вентиль X-NOR недоступен, то есть возможность реализовать вентиль X-NOR с использованием базовых и универсальных вентилей.

Это логические вентили, присутствующие в цифровой электронике. Для каждого логического элемента есть своя логическая функция. В основном логические вентили используются для определения логических операций в сложных схемах и для лучшего понимания каждой функции логических вентилей.

Я надеюсь, что эта статья поможет вам понять концепцию логических вентилей в цифровой электронике.Спасибо за чтение. Если у вас есть какие-либо сомнения, связанные с этой статьей «типы логических вентилей», оставьте комментарий ниже в поле для комментариев.

Также читайте:

  • Более 1000 проектов в области электроники для инженеров, дипломированных специалистов и студентов MTech
  • 500+ проектов встроенных систем для инженеров, дипломированных специалистов, инженеров, докторов наук
  • 500+ проектов для диплома по электротехнике, студенту-электронщику, дипломному проекту
  • 8051 Таймеры микроконтроллера, регистр TCON, регистр TMOD
  • Вопросы, которые чаще всего задают на собеседовании в Analog Electronics
  • Приложения IoT, Интернет вещей, что такое IoT, новейшие технологии
  • Приложения микроконтроллеров, встроенные системные приложения
  • Вопросы для собеседования по автомобильной электронике для инженеров, автомобили
  • Лучшая инженерная отрасль будущего
  • Вопросы технического интервью Cadence для студентов EE и EC
  • Разница между технологиями 2G, 3G, 4G, 5G, преимущества и недостатки
  • Разница между микроконтроллерами 8051, ARM, AVR и PIC
  • Разница между активными и пассивными компонентами в электронике
  • Разница между аналоговым сигналом и цифровым сигналом
  • Разница между аналоговыми и цифровыми интегральными схемами
  • Разница между Arduino Uno, Nano, Mega, функциями, приложениями
  • Разница между асинхронным счетчиком и синхронным счетчиком
  • Разница между языком C и встроенным C
  • Разница между каскадным H-мостом, летающими конденсаторами и многоуровневым инвертором с диодной фиксацией
  • Разница между CRO и DSO, электронно-лучевой и цифровой памятью

Желание узнавать новое, инженер-электрик, автор контента…

LogicBlocks и цифровая логика Введение

Авторы: Джимблом Избранное Любимый 6

Введение

Познакомьтесь поближе с движущей силой мира цифровой электроники — цифровой логикой! Комплект LogicBlocks — это ваш билет к открытию цифровой логики, визуализации того, как она работает, и изучению того, что она может создать.

Это руководство является продолжением буклета с информацией о наборе LogicBlocks Kit, который входит в комплект, но мы воспроизведем здесь часть информации из этого буклета. Если вы уже ознакомились с комплектом LogicBlocks, я бы посоветовал вам пропустить части 1-3 и сразу перейти к экспериментам в части 4.

Описано в этом руководстве

Это руководство предназначено для того, чтобы познакомить вас как с цифровой логикой, так и с логическими блоками. Он разделен на следующие разделы:

  1. Что такое цифровая логика?
  2. Основы LogicBlocks
  3. Блоки в глубину

Второй учебник, «Руководство по экспериментам с логическими блоками», следует за этим учебником и содержит все эксперименты, которые мы придумали с помощью LogicBlocks.

Предлагаемая литература

Прежде чем углубляться в LogicBlocks, мы рекомендуем сначала прочитать эти руководства:

  • Аналоговый и цифровой. В этом учебном пособии рассматривается разница между аналоговыми и цифровыми сигналами. Важно, так как мы будем много говорить о цифровой логике .
  • Цифровая логика. Если вы хотите более глубоко изучить теорию цифровой логики, ознакомьтесь с этим руководством.
  • Двоичный — Двоичный — это язык компьютеров.Цифровая логика — это инструмент, который мы можем использовать для сложения и хранения двоичных чисел.

Что такое цифровая логика?

!!!

Что такое цифровой?

Электронные сигналы можно разделить на две категории: аналоговые и цифровые. Аналоговые сигналы могут принимать любую форму и представлять бесконечное количество возможных значений. Цифровые сигналы имеют очень определенный дискретный набор возможных значений — обычно только два .

Многие электронные системы будут использовать комбинацию аналоговых и цифровых схем, но в основе большинства компьютеров и другой бытовой электроники лежат дискретные цифровые схемы.

Что такое цифровая логика?

Мы, люди (в основном) логические существа. Когда мы принимаем решения и действуем в соответствии с ними, в фоновом режиме работает логика. Логика — это процесс оценки одного или нескольких входных данных, сопоставления их с любым количеством результатов и выбора пути следования. Точно так же, как мы применяем логику для принятия всех наших решений, компьютеры используют цифровые логические схемы для принятия своих решений. Они используют набор стандартных логических элементов , чтобы помочь распространить решение.

Для более глубокого изучения цифровой логики ознакомьтесь с нашим учебным пособием по цифровой логике!

Где мы видим цифровую логику?

Логика есть во всех цепях .Подключение к источнику питания является примером И. Только если и питание, и заземление подключены, цепь пропускает электричество.

Где еще? Где угодно! Светофор в городе использует логику, когда пешеходы нажимают кнопку ходьбы. Кнопка запускает процесс, использующий логический вентиль И. Если кто-то нажал кнопку ходьбы И есть красный свет для движения, где пешеход будет идти, активируется сигнал ходьбы. Если оба условия этого оператора AND неверны, сигнал ходьбы никогда не загорится.

Входы и выходы

Цифровая логическая схема использует цифровые входы для принятия логических решений и получения цифровых выходов. Каждой логической схеме требуется по крайней мере один вход, прежде чем она сможет производить какие-либо выходные данные.

Цифровые логические входы и выходы обычно бинарные. Другими словами, они могут быть только одним из двух возможных значений.

Существует несколько способов представления двоичных значений : 1/0 является наименее подробным и наиболее распространенным способом. Однако вы также можете увидеть их в логическом представлении, таком как TRUE/FALSE или HIGH/LOW.Когда значения представлены на аппаратном уровне, им могут быть заданы фактические уровни напряжения: 0 В [Вольт] — это 0, а более высокое напряжение — обычно 3 В или 5 В — используется для представления 1.

1 0
Высокий Низкий
True False
5V (вольт) 0V

Логические элементы

Для принятия логических решений компьютер будет использовать любую комбинацию из трех основных логических функций : И, ИЛИ и НЕ.

  • И — Функция И выдает ИСТИНА тогда и только тогда, когда все ее входных данных также ИСТИНА.
  • ИЛИ — ИЛИ подтвердит ИСТИНА , если любой (один или несколько) его входных данных также ИСТИНА.
  • НЕ — Оператор НЕ имеет только один ввод. Оператор НЕ инвертирует свой ввод, что означает, что вывод будет противоположен вводу.

Каждая из этих функций может быть реализована с помощью логических вентилей. Логические вентили — это то, что мы используем для создания цифровых логических схем.Они являются строительными блоками компьютеров и другой электроники. Они принимают один или несколько входов , выполняют над ними определенную функцию (И, ИЛИ, НЕ и т. д.), а затем производят вывод на основе этой функции.

Все логические элементы имеют определенные символы схемы, как и резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности. И точно так же, как стандартные символы электронных компонентов, логические вентили можно изобразить на схеме, соединив вместе их входные и выходные линии.

Таблицы истинности

«Логика» логического вентиля или функции может быть представлена ​​несколькими способами, включая таблицы истинности, диаграммы Венна и булеву алгебру. Среди них таблицы истинности являются наиболее распространенными. Таблицы истинности представляют собой полный список всех возможных входных комбинаций и выходных данных, которые они производят.

Все входы располагаются в левой части таблицы, а выходные — в правой. Каждая строка таблицы представляет одну возможную комбинацию входных данных.

Вход A Вход B Выход Y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1

Выше приведена таблица истинности вентиля И. Логический элемент И имеет два входа и один выход, поэтому таблица истинности имеет два столбца для ввода и один столбец для вывода.Два входных значения означают, что существует четыре возможных комбинации входных данных: 0/0, 0/1, 1/0 и 1/1. Таким образом, таблица истинности вентиля И будет иметь четыре строки, по одной для каждой комбинации входных данных. Единственный случай, когда выход AND равен 1, это когда оба входа также равны 1.

Основы LogicBlocks

Существует шесть отдельных логических блоков, которые можно разделить на три категории: логические вентили, входные блоки и служебные блоки.

Блоки логических вентилей

Существует три различных логических элемента LogicBlocks: И, ИЛИ и НЕ — основные логические элементы.Они имеют форму (насколько это возможно) как их эквиваленты на принципиальных схемах, а также помечены своим именем затвора.

Каждый вентиль имеет один выход , мужской заголовок (заостренный). Женские заголовки представляют входы ; вентили И и ИЛИ имеют два входа, а вентиль НЕ имеет только один.

Каждый логический вентиль LogicBlocks имеет светодиод, который показывает состояние их выхода. Горящий светодиод представляет собой логический элемент, выдающий 1, а не горящий светодиод означает, что логический элемент выдает 0.

Блоки ввода

Входные блоки — это то, что вы будете использовать для снабжения логических блоков цифровыми входами. У них есть переключатель для установки выхода блока ввода на 0 или 1. Светодиод на блоке ввода показывает, какое значение отправляет блок.

Входные блоки имеют один выходной заголовок «папа». Это должно быть подключено к гнездовым входам ворот LogicBlocks.

Вспомогательные блоки (и кабели)

Ключевой среди служебных плат является блок Power .Каждому логическому элементу для работы требуется питание, и эта плата обеспечивает его. Блок питания имеет один входной разъем «мама» и должен быть подключен к выходу последнего логического элемента. Вам понадобится только ОДИН блок питания для питания всей цифровой логической схемы.

Существует также Splitter LogicBlock, который просто делит один вход на два выхода. Он не выполняет никаких операций с сигналом, просто пропускает его. Это пригодится, когда вы будете создавать более сложные цифровые логические схемы, которые требуют, чтобы один вход работал с двумя или более логическими вентилями.

Также в эту категорию входит кабель обратной связи. Этот кабель обычно используется вместе с разветвителем для более сложных схем LogicBlock.

Правила

На самом деле, когда дело доходит до игры с LogicBlocks, существует только одно правило: при подключении выхода одного блока ко входу другого убедитесь, что все три контакта совпадают. Каждый из входов и выходов состоит из трех контактов: питание («+»), заземление («-») и сигнал («->»).

Вам также необходимо убедиться, что всегда есть один (и только один) блок питания , подключенный к вашей схеме LogicBlock.

Все входы логического блока (или кабеля) должны иметь выход другого блока (или кабеля). Если вход остается плавающим (не подключен), вентиль не будет знать, является ли вход 1 или 0, и в результате выход будет ненадежным.

Время отклика

Логические элементы формируют свои выходные решения быстрее, чем любой человек может обнаружить (мы говорим о наносекундах).Поэтому, чтобы сделать процесс более наглядным, мы замедлили LogicBlocks, чтобы вы могли видеть процесс, через который они проходят. Если у вас есть длинная линия логических блоков, эта задержка позволит вам более наглядно увидеть, как результат одного блока влияет на ввод другого.

Задержка порядка полсекунды. Достаточно долго, чтобы увидеть, что происходит.

Блоки в глубину

На этой странице мы подробно рассмотрим каждый компонент набора LogicBlocks.Мы поговорим о назначении каждого блока, изучим их таблицы истинности и посмотрим, к каким другим блокам они могут подключаться.

Вот несколько быстрых ссылок на блоки, которые мы рассмотрим на этой странице:

Логический блок ввода

Блоки ввода заставляют мир LogicBlocks вращаться. Эти небольшие прямоугольные блоки имеют один штекерный разъем, который вставляется в гнездовые входные контакты блоков затвора, силовых блоков и разветвителей.

Каждый входной блок имеет двухпозиционный переключатель, который вы будете использовать для установки блока в 1 или 0 (ИСТИНА или ЛОЖЬ, ВКЛ или ВЫКЛ).

Зеленый светодиод на входном блоке представляет значение, которое он выводит. Горящий светодиод указывает на то, что блок установлен на 1. Если светодиод не горит, выходное значение равно 0.

И логический блок вентиля

Логический блок И — это логический элемент И с двумя входами и одним выходом. Блок имеет форму «D», очень похожую на символ схемы вентиля И. Два входных разъема «мама» расположены по обе стороны от блока И. Выход блока И расположен в середине вверху.

К этим входам можно подключить либо входной блок , либо выход другого блока вентилей . Штыревой выходной разъем может быть подключен либо ко входу другого затвора, либо к блоку питания .

Каждый блок вентиля И имеет один синий светодиод , который представляет собой выход вентиля. Если светодиод горит, это означает, что логический элемент И выдает на выходе 1 (ИСТИНА, ВКЛ). Если светодиод не горит, то выход вентиля И равен 0.

Таблица истинности И, символ цепи, логическое обозначение

Вот таблица истинности для блока И:

Вход A Вход B Выход
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1

И символ схемы логического элемента И, к которому вы очень привыкли видеть:

Символом логического уравнения для И является точка в центре (·). Например, вышеприведенные ворота могут быть представлены уравнением: A · B = Y .

ИЛИ Логический блок ворот

Логический блок ИЛИ представляет собой вентиль ИЛИ с двумя входами и одним выходом. Блок имеет форму символа схемы вентиля ИЛИ — выпуклая дуга на стороне выхода и вогнутая дуга на стороне входа. Два гнездовых входа расположены по обе стороны блока ИЛИ. Выход блока ИЛИ расположен в середине-верху блока.

К любому из двух входов можно подключить входной блок или выход другого блока вентилей .Этот штыревой выходной разъем может быть подключен либо ко входу другого затвора, либо к блоку питания .

Каждый блок логического элемента ИЛИ имеет один желтый светодиод , который представляет собой выход логического элемента. Если светодиод горит, это означает, что вентиль ИЛИ выдает на выходе 1 (ИСТИНА, ВКЛ). Если светодиод не горит, то выход вентиля ИЛИ равен 0,

.
Таблица истинности ИЛИ, символ цепи, логическое обозначение

Вот таблица истинности для вентиля ИЛИ с 2 входами и 1 выходом:

+ + +
Вход A Вход B Выход
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1

И символ схемы, очень похожий на сам блок:

Мы можем представить цифровую логику с помощью логических уравнений.Символом логического уравнения для ИЛИ является знак плюс (+). Вот логическое уравнение для схемы ИЛИ выше: A + B = Y .

НЕ шлюз LogicBlock

Логический блок НЕ является шлюзом НЕ с одним входом и одним выходом. Блок имеет трапециевидную форму (это максимально близко к треугольному символу схемы вентиля НЕ). Гнездовой входной разъем расположен на стороне с большим краем. Выход блока НЕ ​​расположен на меньшем ребре.

К этому входу можно подключить входной блок или выход другого блока вентилей .Этот штыревой разъем может быть подключен либо ко входу другого затвора, либо к блоку питания .

Каждый блок НЕ имеет один красный светодиод , который представляет собой выход вентиля. Если светодиод горит, это означает, что вентиль НЕ выдает на выходе 1 (ИСТИНА, ВКЛ). ЕСЛИ светодиод не горит, то выход вентиля НЕ равен 0,

.
Таблица истинности НЕ, символ цепи, логическое обозначение

Элемент НЕ часто называют инвертором , поскольку он инвертирует любой принимаемый сигнал.0 превращается в 1, а 1 превращается в 0. Таблица истинности инвертора выглядит примерно так:

При написании логических уравнений операция НЕ обычно обозначается чертой над любыми переменными, которые она инвертирует. Например, логическое уравнение для приведенной выше схемы будет просто: .

Power LogicBlock

Ни одна электронная схема не может работать без источника питания. Войдите в блок питания!

Блок питания работает от одной 20-мм батарейки типа «таблетка» , которая оптимально обеспечивает около 3 В и должна работать довольно долго.LogicBlocks могут работать при напряжении от 2 до 5 В и потребляют очень мало тока.

Блок питания имеет один разъем-розетку, который следует подключить к выходу блока затвора . В любой цепи должен быть подключен только один блок питания.

Силовой блок является последней частью любой схемы LogicBlock. Он должен быть подключен к выходу самого последнего элемента логического блока.

Разветвитель LogicBlock и кабель обратной связи

Разделительный блок позволяет подавать выход одного блока на входы двух отдельных блоков.

Для более продвинутых схем вам нужно распределить входы на несколько вентилей или добавить обратную связь. Здесь и разветвитель, и кабель обратной связи пригодятся. Часто кабель обратной связи подключается к одному из двух выходов блока разветвителей.

Кабель обратной связи состоит из трех отдельных проводов красного, желтого и черного цветов. Красный всегда должен быть подключен к контакту +, черный к контакту -, желтый будет передавать сигнал.

Эксперименты LogicBlocks

Теперь, когда вы познакомились с основами LogicBlocks и цифровой логики, пришло время поэкспериментировать! В Руководстве для экспериментаторов LogicBlocks мы создадим всевозможные фундаментальные логические схемы с помощью нескольких компонентов, с которыми вы уже познакомились.Как этот мультиплексор 2-к-1:

Все эксперименты с LogicBlocks можно найти в Руководстве экспериментатора LogicBlock!

Цифровые логические элементы И — Цифровые вентили

Цифровой логический элемент И

Что такое логический вентиль?

Логический вентиль используется для реализации булевой функции путем выполнения логической операции. Он принимает двоичную логику в качестве на входе и создает двоичную логику в качестве на выходе .

Логический вентиль — это, по сути, строительный блок цифровой схемы. Все цифровые системы в мире состоят из логических вентилей.

Логические вентили

работают с двоичной логикой . Логика обозначается как с высоким состоянием «1» и с низким состоянием «0» .

Эти вентили обычно имеют два входа и один выход. Комбинации Низкий двоичный логический «0» и Высокий логический «1» задаются в качестве входных данных для этих логических вентилей, и их соответствующие выходные данные создаются на основе их Булевых функций .

Полезно знать:

Эти термины также используются в бинарных логических элементах и ​​схемах

0 или 1

Низкий или Высокий

Верно или Ложно

ВКЛ или ВЫКЛ

Базовые и производные логические элементы

И, ИЛИ, НЕ, НЕ-И, НИ являются основными логическими элементами. Базовые вентили объединяются вместе, чтобы сформировать производные логические вентили, такие как XOR, XNOR и т. д.

Что такое логика И вентиль

Логический элемент И является базовым логическим элементом, который выдает High-State «1» , когда все входы AND Gate находятся в состоянии High-State «1» . Если какой-либо из входных данных имеет значение в низком состоянии «0», , то его выходной сигнал имеет значение в низком состоянии «0» . Это также называется операцией арифметического умножения.

Символ логических элементов И, логическое выражение и таблица истинности
И Символ ворот

Существует 3 типа символов, используемых для И ворот во всем мире

Американский национальный институт стандартов ( ANSI)/ВОЕННЫЙ

Международная электротехническая комиссия ( IEC)/ЕВРОПЕЙСКАЯ

Немецкий институт норм (DIN)/ГЕРМАНИЯ

Логическое выражение

С = А. B или C = A и B

Таблица истинности

Математическая таблица, используемая для определения логической комбинации ввода-вывода цифровой схемы, известна как таблица истинности , таблица истинности И вентиля приведена ниже.

Блок-схема логических элементов И

Конструкция и рабочий механизм ворот AND:
Логический элемент И с использованием резисторно-диодной логики (RDL)

В Резисторно-диодная логика (RDL), диод используется в качестве переключателя.В AND Gate , диоды размещены в такой конфигурации, когда любой из двух входов имеет низкий логический уровень «0», соответствующий диод станет прямое смещение и логический низкий уровень «0 » будет проходить через выход, так как на его пути нет сопротивления. Когда на обоих входах высокий логический уровень «1», диоды будут смещены в обратном направлении, следовательно, Vsupply (состояние высокого логического уровня ) будет направляться на выход C как «1».

ПРИМЕЧАНИЕ: Всегда имеется прямое падение напряжения на диоде приблизительно 0,7 вольта в случае кремния и 0,3 вольта в случае германиевого диода .

Логический элемент И с использованием резисторно-транзисторной логики (RTL)

В Резисторно-транзисторная логика (РТЛ), основным коммутационным элементом является транзистор. На приведенном ниже рисунке есть 2 NPN-транзистора , соединенных последовательно, которые включаются с высоким логическим уровнем «1» , когда оба транзистора включены, Vcc «1» будет течь через выход . .К выходу подключен подтягивающий резистор, поэтому на выходе всегда будет Logic-Low”0” , если только оба транзистора не включены.

ПРИМЕЧАНИЕ : RTL логика ограничение или недостатком является то, что он имеет высокое рассеивание мощности из-за протекания тока в резисторах базы и коллектора, когда биполярных транзисторов включены.

Логический элемент И с использованием MOS Logic

В MOS Logic , МОП-транзисторы используются в качестве основного коммутационного блока.Как вы можете видеть на рисунке ниже, два последовательных MOSFET управляются входным сигналом. В свою очередь, эти NMOSFET управляют другим NMOSFET . Когда оба входа находятся в состоянии High-State”1” , NMOS , подключенные последовательно, активируются и последовательно, NMOS на стороне OUTPUT выключается из-за низкого логического входа затвора (GND) . Таким образом, единственный путь к выходу — от Vdd (высокий логический уровень).

Когда любой из этих входов находится в состоянии «Низкое состояние» «0» , NMOS, подключенный последовательно , будет выключенным , в результате чего High State «1» на входе NMOS на стороне ВЫХОДА (Включено).Когда NMOS включен, выход C будет напрямую подключен к GND (низкое состояние «0») .

Логический вентиль И Из других логических вентилей

Функция элемента И может быть достигнута различными комбинациями различных логических элементов, некоторые из которых приведены ниже.

БУЛЕВОЕ ВЫРАЖЕНИЕ:

Логический элемент И От вентиля И-НЕ

С = ((А.В)’)’

Ворота И Из ворот НЕ-НИ

С = А.Б

С = (А’+В’)’

И ворота от NOR GATE

С = (а’+b’)’

С = ((А+А)’ + (В+В)’)’

Многоканальный логический элемент И

Как мы уже установили ранее, И Gate выдает логику High State «1» только и только тогда, когда все его входы являются логическими High State «1» . Это «n» количество входов Таблица истинности приведена ниже:

Таблица истинности

ПРИМЕЧАНИЕ: В приведенной ниже таблице «X» означает «не важно» .Это может быть «1» , а может быть «0» . Это означает, что пока есть один вход, несущий «0» , выход всегда будет «0» , поэтому нет причин проверять другие входы, поэтому он называется «не уход Х».

Что бы вы сделали, если бы потребовалось более двух входов ? Ответ прост.

Резисторно-диодная логика

IN RDL (резисторно-диодная логика) логика, диод используется на каждой входной линии, поэтому добавление диодов может увеличить количество входных линий , как показано на рисунке ниже.Каждый вход подается на отдельный диод. Поместите столько диодов, сколько хотите, чтобы создать Multi-Input AND GATE .

Резисторно-транзисторная логика

В RTL (резисторно-транзисторная логика) в качестве коммутационного блока используются транзисторы. Чтобы увеличить количество входных линий, мы должны увеличить количество транзисторов , соединенных последовательно, как показано на рисунке ниже.

МОП-логика

В МОП-логике случай такой же, как и в логике RTL, вместо этого мы увеличиваем количество МОП-транзисторов , соединенных последовательно на стороне входа. И ШТРОБ с тремя входами в логике МОП приведены ниже. Если вы хотите добавить еще один вход, последовательно добавьте еще один NMOS.

Каскадная установка вентилей И

Многовходовой логический элемент И может быть реализован путем каскадирования двухвходового И-вентильного элемента в определенной конфигурации, указанной ниже

ВЫХОД    =          ВХОД 1 и ВХОД 2 и ВХОД 3

OUT    =         (IN 1 и IN 2 ) & IN 3

ВЫХОД    =          ВХОД 1 и ВХОД 2 и ВХОД 3 и ВХОД 4

OUT    =          (IN 1 и IN 2 ) & (IN 3 и IN 4 )

TTL и CMOS Logic AND Gate IC’s

Коммерчески на рынке доступно до ИС с четырьмя входами И , имеющих два И вентиля в одном корпусе.Некоторые микросхемы с описанием выводов приведены ниже.

TTL Логика И вентили

  • 74LS08 Счетверенный, 2 входа
  • 74LS11 Тройной 3 входа
  • 74LS21 Двойной 4 входа

КМОП-логика И вентили

  • CD4081 Счетверенный 2 входа
  • CD4073 Тройной 3 входа
  • CD4082 Двойной 4 входа
7408 TTL и 4081 CMOS AND Gate IC (два входа)
Распиновка для 7408 TTL И микросхемы Gate
PIN-код Описание
1 Входной шлюз 1
2 Входной шлюз 1
3 Выходной элемент 1
4 Входные ворота 2
5 Входные ворота 2
6 Выходной вентиль 2
7 Земля
8 Выходной вентиль 3
9 Входные ворота 3
10 Входные ворота 3
11 Выходной вентиль 4
12 Входные ворота 4
13 Входные ворота 4
14 Положительное напряжение питания
4073 CMOS и 7411 TTL AND Gate IC (три входа)

4082 CMOS и 7821 TTL AND Gate IC (четыре входа)

И шлюзовые приложения

Обычное использование и применение вентиля И:

  • As enable gate (Пропуск данных через канал).
  • В качестве запрещающего шлюза (инверсия разрешающего шлюза, т. е. запрет на передачу данных по каналу).
  • В счетчиках часов как включить, так и отключить ворота.
  • Используется в устройствах безопасности, например, охранных фонарях и прожекторах, в качестве PIR (пассивного инфракрасного) устройства.
  • В большинстве счетных, компьютерных и логических цифровых схем,

Вы также можете прочитать:

Цифровая логическая схема ИЛИ Цифровая логика НЕ ​​Ворота Цифровой логический вентиль Exclusive-NOR (XNOR) Цифровая логика NOR Gate

Таблица истинности, символ, принципиальная схема, 3 входа И вентиль

В булевой алгебре все алгебраические функции выполняются логически.И, ИЛИ и НЕ являются основными операциями, которые выполняются в булевой алгебре. В дополнение к ним есть некоторые другие производные операции, такие как NAND, NOR, EX-OR и EX-NOR. Мы подробно обсудим каждый из ворот в следующих статьях. По сути, логические элементы подразделяются на три категории: базовые, универсальные и специальные. Из этой статьи вы узнаете об AND Gate; пройти под одними из основных ворот. Эта статья представляет вам введение в AND GATE через символ, таблицу истинности для двух и трех входов, принципиальную схему с изображениями и многое другое.

Проверьте компоненты компьютера здесь.

Символ вентиля И

Ниже приведен символ для двух входов И вентиль, где логическая операция для выхода задается следующим образом: B — два входа.

Таблица истинности вентиля И

Ниже представлена ​​таблица истинности для двух входов вентиля И. Можно очень четко увидеть, что выходное состояние логического элемента И отвечает «НИЗКИЙ», если какой-либо из его входов находится на низком логическом уровне i.е «0». Другими словами, для логического элемента И можно понять, что любой НИЗКИЙ вход будет обеспечивать НИЗКИЙ выход, а выход «ВЫСОКИЙ», только если оба входа находятся на высоком логическом уровне, т.е. «1».

Логическое или логическое выражение для вентиля И — это просто логическое умножение входов, которое обозначается одной точкой или символом точки ( . ), что дает нам логическое выражение вентиля И с двумя входами как: 

AB = Y

Узнайте о различных типах компьютерных запоминающих устройств здесь.

3 Входной элемент И

Элемент И может иметь два или более входа, поскольку логическое выражение для логической функции И представлено как (.), что является бинарной операцией, т. е. логические элементы И могут каскадироваться вместе для создания любого количество отдельных входов. Ниже приведено символическое представление вентиля И с тремя входами, где выход определяется как:

Y = ABC

выход, выход логического элемента И с тремя входами имеет высокий логический уровень, когда три входа имеют высокий логический уровень, т. е. «1».Если какой-либо один или два входа имеют «НИЗКИЙ уровень» или логический ноль, то выход также является логическим нулем независимо от других входов. Ниже показана таблица истинности для трехвходового вентиля И.

Проверьте здесь различные типы устройств ввода и вывода.

Схема затвора И

Ниже показана схема затвора И с двумя входами, построенная с использованием транзисторов. Оба транзистора должны быть включены, чтобы на выходе Y был высокий логический уровень. Первоначально, когда оба входа равны нулю, транзисторы закрываются/размыкаются.Таким образом, у Vcc есть путь к выходу, поэтому конечный результат равен нулю.

В следующем случае, если какой-либо из входов (скажем, A или B ) имеет активный высокий уровень, то конечный выход также равен нулю или активен низкому уровню. Так как эмиттер одного транзистора соединен с коллектором другого транзистора.

Узнайте больше о NOT Gate здесь.

Для лучшего понимания рассмотрим случай, когда ввод A=1 и B=0. Хотя первый транзистор включен, но из-за выключенного состояния второго транзистора конечный выход все еще находится на уровне логического нуля.То же самое происходит, когда вход A=0 и B=1. Здесь Vcc не имеет пути для перемещения, так как первый транзистор является разомкнутой цепью.

Далее следует схема вентиля И с использованием диодов, также называемая диодом вентиля И. В цепи, если +Vcc подается на диоды, диоды смещены в обратном направлении, и, следовательно, оба диода выключены или разомкнуты. Это позволяет всему напряжению появляться на выходе, создавая активный высокий выходной сигнал.

Теперь, если на любой из входов A или B или на оба входа подается 0 Вольт или они заземлены, соответствующие диоды смещаются в прямом направлении и, следовательно, ведут себя как «включенные» или короткозамкнутые.В этом состоянии напряжение питания в точке пройдет через любой из диодов или через оба к потенциалу земли. Следовательно, конечным выходом в этом состоянии будет логический ноль.

Вам также может быть интересно узнать больше о NAND Gate.

Схема переключения для вентиля И выглядит следующим образом:

Теперь вход X подключен к выходу Y, когда оба переключателя A и переключатель B замкнуты.

9134 B 9139 Y 9138

9
Открыть (0) Открыть (0) Открытый (0)
Открыть (0) 1) OFF (0)
Закрыть (1) Open (0) OFF (0) OFF (0)
Закрыть (1) Закрыть (1) на (1)

Из приведенной выше таблицы истинности принципиальная схема представляет вентиль И i.е. Y = AB

Также читайте больше Ex-OR Gate здесь.

Ключевые моменты

  • И ворота подчиняются как коммутативному, так и ассоциативному закону.
  • Коммутативный закон- AB=BA
  • Ассоциативный закон- (AB).C=(AC).B=(BC).A
  • В вентиле И с несколькими входами неиспользуемые входы могут быть подключены к:
  • Логика один или включить (в основном применяется).
  • Один из используемых входов.
  • В логике TTL неиспользуемые входы остаются открытыми или плавающими.

ИС вентиля И

  • Широко доступные интегральные схемы цифровой логики И вентиля включают:
  • Логика ТТЛ И вентиль — 74LS08 Quad с 2 входами, 74LS11 Triple с 3 входами и 74LS21 Dual с 4 входами.
  • CMOS Logic AND Gate- CD4081 Quad 2 входа, CD4073 Triple 3 входа и CD4082 Dual 4 входа.

Узнайте больше о цифровой электронике здесь.

Приведенная выше статья об AND GATE предназначена для предоставления учащимся соответствующей информации. Для получения дополнительной информации загрузите и установите приложение Testbook или посетите веб-сайт Testbook, чтобы получить дополнительные обновления по аналогичным темам из Digital Electronics и многим другим предметам, и даже можете проверить серию тестов, доступных для проверки ваших знаний о различных экзаменах.

Часто задаваемые вопросы по шлюзу AND


В.1 Что означает шлюз AND?

Ответ 1
Логический элемент И — это схема, которая соединяет два сигнала так, что выход включается тогда и только тогда, когда присутствуют оба сигнала.

Q.2 Что делает вентиль И?

Ответ 2
Логический элемент И представляет собой базовый цифровой логический элемент, который реализует логическое соединение входов и ведет себя в соответствии с таблицей истинности.ВЫСОКИЙ уровень на выходе (логическая 1) возникает только в том случае, если все входы логического элемента И имеют ВЫСОКИЙ уровень (логическая 1).

Q.3 Что такое уравнение вентиля И?

Ответ 3
Уравнение двух входов и вентилей задается как: Y=A.B
Здесь Y — выход, а A и B — соответствующие входы.

Q.4 Каким законам следует логика AND?

Ответ 4
Логический элемент И следует как ассоциативному, так и коммутативному закону.

В.5 Что такое базовые ворота?

Ответ 5
Основные логические элементы включают логические элементы И, ИЛИ и НЕ. Большинство цифровых схем могут быть спроектированы только с тремя базовыми логическими элементами.

 

Создайте бесплатную учетную запись, чтобы продолжить чтение

  • Получайте мгновенные оповещения о вакансиях бесплатно!

  • Получите Daily GK и текущие события Capsule и PDF-файлы

  • Получите более 100 бесплатных пробных тестов и викторин


Подпишись бесплатно У вас уже есть аккаунт? Войти

Следующий пост

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.