Логическая схема И
Электроника начинающим
Всем привет!
В этой статье мы рассмотрим один из логических элементов, под названием схема И (или элемент И, неважно).
И так, почему «И»? Давайте возьмем вот такую простенькую схемку:
Ну или вот так (для наглядности)
Что мы тут имеем: да, в принципе, все чрезвычайно просто: обыкновенный ключ на транзисторе. Через резистор R1 на базу транзистора поступает напряжение смещения, значит он открыт и на выходе будет напряжение высокого уровня, близкое к питанию.
Все это так, если-бы у нас не было пары диодов Д1 и Д2, представляющие собою логические входы. Теперь давайте представим себе, что эта схема у нас работает в составе какого-то устройства и к входам подключены какие-то другие устройства, к примеру два мультивибратора, работающие на разных частотах.
Мы уже знаем из вводной статьи, что уровень логического 0 всегда равен 0V. Что у нас получится: если на любом из входов будет 0V, то тогда напряжение смещения на базе транзистора окажется зашунтированным на «общий», то есть упадет до 0. Причем если даже на одном из входов и появится логическая 1, а на втором входе будет 0, то все равно ничего не изменится.
Таким образом: появление логической единицы на выходе возможно лишь при одном условии- когда на обеих одновременно входах будет присутствовать логическая 1. То есть И на входе 1 И на входе 2.
Вот почему тот логический элемент так и назвали: Элемент И.
Для данного случая эту схему правильно называть 2И (по количеству входов), но количество входов можно и увеличить- достаточно просто добавить еще диоды.
Таблица истинности для схемы И будет выглядеть вот таким образом:
| ВХОД 1 | ВХОД 2 | ВЫХОД |
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Думаю- все предельно понятно 🙂
Ладно, поехали дальше…
А теперь возьмем вот такую схему:
Схема примерно та же самая, но выход у нас взят с другой точки и это многое меняет: теперь если транзистор заперт, то на выходе будет высокий уровень, а если он откроется, то выход окажется зашунтирован на землю, то есть напряжение упадет до 0.
Таблица истинности получится вот такая:
| ВХОД 1 | ВХОД 2 | ВЫХОД |
| 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Заметили разницу? Она работает в инверсном режиме: при «0» на входах- на выходе будет «1». При появлении «1» на обеих входах- на выходе будет «0». Такой вариант логической схемы принято называть 2И-НЕ. Конечно количество входов можно также увеличивать- просто ставим дополнительные диоды.
Конечно-же вышеприведенные схемы это просто упрощенный наглядный образец для пояснения материала. При проектировании схем с логическими элементами, подобные транзисторные варианты не применяются- для этого служат специализированные микросхемы.
Самые распространенные варианты логических микросхем с ячейками 2И-НЕ это К155ЛА3 и К561ЛА7. Вот схема микрухи К155ЛА3:
Небольшие пояснения: у нее 4 ячейки 2И-НЕ, а назначение выводов подписано на картинке ниже
Кстати: я не зря упомянул ранее что уровень логической единицы у различных микросхем (точнее серий микросхем) может отличаться. Дело в том, что они имеют разную структуру изготовления- так называемые ТТЛ и КМОП технологии, и у них и питание и характеристики разные. Так вышеупомянутые К155ЛА3 и К561ЛА7 отличаются не только расположением контактов. В прочем- насчет этого будет отдельный разговор.
