논리 요소 및 해당 전기 대응. 계획, 설명

논리 요소와 그에 상응하는 전기 요소. 라디오 - 초보자용

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집적도가 낮은 독립적인 디지털 초소형 회로와 집적도가 높은 초소형 회로의 구성 요소로 작동하는 논리 요소는 수십 개까지 셀 수 있습니다. 그러나 여기서는 논리적 요소 AND, OR, NOT, AND-NOT에 대해 네 가지에 대해서만 이야기할 것입니다. AND, OR, NOT 요소는 기본이고 AND-NOT는 AND와 NOT 요소의 조합입니다.

디지털 기술의 이러한 "벽돌"은 무엇이며 그들의 행동 논리는 무엇입니까? 즉시 명확히합시다 : 0에서 0,4V까지의 전압, 즉 논리 0 레벨에 해당하는 전압을 로우 레벨 전압이라고하고 논리 2,4 레벨에 해당하는 1V 이상의 전압, 높은 수준의 전압이라고합니다. 논리적 상태 및 작동을 특성화하는 데 일반적으로 사용되는 K155 시리즈의 논리 요소 및 기타 미세 회로의 입력 및 출력에서 이러한 전압 수준입니다.

논리적 요소 AND의 조건부 그래픽 지정이 그림에 나와 있습니다. 1a. 조건부 기호는 사각형 내부의 "&" 기호입니다. 이 기호는 영어에서 합집합 "and"를 대체합니다. 왼쪽 - 1개(더 많을 수 있음) 논리 입력 - X2 및 XXNUMX, 오른쪽 - 하나의 출력 Y. 요소의 논리는 다음과 같습니다. 동일한 레벨의 신호가 있을 때만 높은 레벨 전압이 출력에 나타납니다. 모든 입력에 적용

논리 요소 및 전기 대응물
그림 1. 논리 요소

논리 요소 AND의 작동 논리를 이해하려면 직렬 연결된 전원 GB1(예: 1 배터리), 푸시 버튼 스위치 SB3336, SB1로 구성된 전기적 아날로그(그림 2, b)에 도움이 됩니다. 디자인 및 백열 램프 HL1(MNZ, 5-0,26). 스위치는 아날로그 입력에서 전기 신호를 시뮬레이션하고 램프 필라멘트는 출력에서 신호 레벨을 나타냅니다. 스위치 접점의 열린 상태는 낮은 수준의 전압에 해당하고 닫힌 상태는 높은 수준의 전압에 해당합니다. 버튼의 접점이 닫히지 않은 동안(요소의 두 입력에서 전압이 낮음), 전기적; 아날로그 회로가 열려 있고 램프는 물론 빛나지 않습니다. 또 다른 결론을 도출하는 것은 쉽습니다. AND 요소 출력의 백열 램프는 두 버튼 SB1과 SB2의 접점이 닫힌 후에만 켜집니다.이것은 AND 요소의 입력 및 출력 신호 사이의 논리적 연결입니다.

이제 그림을 살펴보십시오. 1, 인. 논리 요소 AND의 작동에 대한 신뢰할 수 있는 아이디어를 제공하는 전기 프로세스의 타이밍 다이어그램을 보여줍니다 입력 Xi에서 신호가 먼저 나타납니다. 동일한 신호가 입력 X3에 있는 즉시 출력 Y에 신호가 즉시 나타나며, 두 입력 모두에 높은 수준의 전압에 해당하는 신호가 있는 한 존재합니다.

구구단과 유사한 소위 상태 테이블(그림 1, d)은 AND 요소의 입력 신호와 출력 신호 사이의 상태 및 논리적 연결에 대한 아이디어를 제공합니다. 이를 보면 동일한 레벨의 신호가 두 입력에 나타날 때만 높은 레벨의 신호가 요소의 출력에 있다고 말할 수 있습니다. 다른 모든 경우 요소의 출력은 낮은 수준의 전압을 갖습니다. 논리 0에 해당합니다. 논리 요소 OR의 조건부 기호는 직사각형 내부의 숫자 1입니다 (그림 2, a). 이 요소는 AND 요소와 마찬가지로 두 개 이상의 입력을 가질 수 있습니다. 하이 레벨 전압에 해당하는 출력 Y의 신호는 동일한 신호가 입력 X1, 입력 X2 또는 두 입력 모두에 동시에 적용될 때 나타납니다. OR 요소의 이러한 동작을 확인하려면 전기 대응 요소로 실험을 수행하십시오(그림 2, b).

논리 요소 및 전기 대응물
쌀. 2,3 OR 게이트

아날로그 출력의 HL1 백열 램프는 접점이나 SB1 또는 SB2 버튼, 또는 두 버튼(모두)이 동시에 닫힐 때마다 켜집니다. 상태(그림 2d)는 입력 간의 논리적 연결을 결정합니다. 및 출력 신호.

NOT 논리 요소의 조건부 기호는 직사각형의 숫자 1이기도 합니다(그림 3, a). 그러나 그는 하나의 입구와 하나가 있습니다. 출구. 출력 신호 라인을 시작하는 작은 원은 요소의 출력에서 논리적 부정을 상징합니다.디지털 기술의 언어에서이 요소가 출력 신호가 반대인 인버터 전자 장치를 의미하지는 않습니다 입력에. 다시 말해, 로우 레벨 신호는 요소의 입력에서 활성화되지 않은 반면 하이 레벨 신호는 출력에 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

NOT 요소의 전기적 아날로그는 그림에 표시된 회로에 따라 조립할 수 있습니다. 3b. 배터리 GB1에 전원이 공급될 때 작동하는 전자기 릴레이 K1은 닫힌 접점 그룹으로 선택해야 합니다.SB1 버튼의 접점이 열려 있는 동안 릴레이 권선은 전원이 차단되고 접점 K1-1은 닫힌 상태로 유지되고 , 따라서 램프 HL1이 빛납니다. 버튼을 누르면 접점이 닫히고 하이 레벨 입력 신호의 모양을 시뮬레이션하여 결과적으로 릴레이가 활성화됩니다. 접점이 열리면 램프 HL1의 전원 공급 장치 회로가 끊어지며 출력에서 저수준 신호가 나타납니다. NOT 요소의 작동에 대한 자신의 시간 다이어그램을 그리고 해당 상태 테이블을 컴파일해 보십시오. 그림 3과 같이 표시되어야 합니다. XNUMX, in, g.

이미 말했듯이 AND-NOT 게이트는 AND와 NOT 게이트의 조합입니다. 따라서 그래픽 지정 (그림 4, a)에는 출력 신호 라인에 "&"기호와 원이있어 논리적 부정을 상징합니다. 출구는 하나뿐이지만 두 개 이상의 입구가 있습니다.

논리 요소 및 전기 대응물
쌀. 4 낸드 게이트

디지털 기술의 이러한 논리적 요소의 작동 원리를 이해하려면 그림 4의 다이어그램에 따라 조립된 해당 전기 대응물이 도움이 될 것입니다. 1b. 전자기 릴레이 K1, 배터리 GB1 및 백열등 HL1은 NOT 요소의 아날로그와 동일합니다. 릴레이 권선과 직렬로 두 개의 버튼(SB2 및 SBXNUMX)을 켭니다. 이 버튼의 접점은 입력 신호를 시뮬레이션합니다. 초기 상태에서 버튼의 접점이 열리면 램프가 빛나며 출력에서 높은 수준의 신호를 상징합니다. 입구 가닥의 버튼 중 하나를 클릭하십시오.

표시등은 이에 어떻게 반응합니까? 그녀는 계속 빛나고 있습니다. 두 버튼을 모두 누르면 어떻게 될까요? 이 경우 배터리 공급 장치, 릴레이 권선 및 버튼 접점으로 형성된 전기 회로가 닫히고 릴레이가 활성화되고 접점 K1.1이 열리고 두 번째 아날로그 회로가 끊어지고 램프가 꺼집니다.

이 실험을 통해 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다. AND-NOT 요소의 하나 또는 모든 입력에서 낮은 수준의 신호(아날로그 입력 버튼의 접점이 열려 있을 때), 높은 수준의 신호가 출력에서 작용하여 변경됩니다. 요소의 모든 입력에 동일한 신호가 나타날 때 낮은 수준의 신호로 전환됩니다(아날로그 버튼의 접점이 닫힘). 이 결론은 그림에 표시된 작동 다이어그램과 상태 테이블에 의해 확인됩니다. 4, 다. 다.

다음 사실에 주목합시다. AND-NOT 요소의 입력이 함께 연결되고 하이 레벨 신호가 적용되면 요소의 출력은 로우 레벨 신호가 됩니다. 반대로 결합된 입력에 낮은 수준의 신호가 적용되면 요소는 높은 수준의 신호를 출력합니다. 이 경우 NAND 요소는 이미 짐작하셨겠지만 인버터, 즉 NOT 논리 요소가 됩니다. NAND 소자의 이러한 특성은 디지털 기술의 기기 및 장치에 매우 널리 사용됩니다.

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