Логические устройства- общие понятия
Электроника начинающим
Привет дорогие читатели 🙂
Эта статья- своеобразная вводная часть к разделу логические устройства. Их достаточно много и о каждом из них будут более подробные рассказы, здесь-же будут, так сказать, общие сведения и понятия.
Важное примечание: В статье будут ссылки на различные материалы, в которых будут подробные описания различных устройств. Рекомендую открывать их именно в той последовательности, в которой они будут указаны.
Итак: логическими (или их еще называют цифровые) устройствами, принято называть устройства, работающие по определенному логическому принципу: состояние на выходе зависит от состояния на входе (или нескольких входах) и может иметь лишь два варианта- или есть сигнал или его нет.
Не совсем понятно? Хорошо- вот еще проще: давайте рассмотрим вот такую схему:
Картинку можно увеличить- для этого достаточно просто кликнуть по ней
Наипростейшая схемка- узел управления электромагнитным реле. Пара резиков, транзистор PNP и, собственно, сама релюха.
Кстати— не совсем правильно нарисована… Параллельно обмотке реле необходимо еще диод установить, а иначе транзистор обратным током самоиндукции может выбить.
Все предельно просто: пришел сигнал на вход- транзистор открылся, реле сработало. Нет сигнала на входе- реле выключено.
То есть: на данной схеме сигнал на выходе может иметь всего-лишь два состояния: он или есть, или его нет. Именно поэтому такую схему можно смело считать вариантом логического устройства.
Строго говоря эта схема является не совсем логическим устройством- скорее исполнительным, но общий смысл действия логических схем поясняет очень наглядно.
Для простоты работы с логическими устройствами, принято считать что все сигналы в логических схемах могут иметь всего два уровня:
* Низкий уровень. Это всегда 0V (или очень близко к этому) и такой уровень называют логический ноль.
* Высокий уровень. Это напряжение, близкое к напряжению питания самой схемы. Такой уровень сигнала называют логическая единица.
С «нулем» и так все ясно, а вот насчет «единицы» требуются некоторые пояснения…
Логические элементы, как Вы сами понимаете, могут быть и в виде микросхем, и в виде дискретных элементов и у всех у них может быть разное питание. Так, к примеру, логические микросхемы бывают с 5-ти Вольтовым питанием, а могут быть и с 9-ти Вольтовым и даже с питанием 3,3 Вольта.
Кстати: различие в питании у логических микросхем обусловлено не какой-то там прихотью производителя- так получилось что технологии изготовления у них разные.
По этому поводу имеется отдельная статья
То есть для микросхем с 5-ти Вольтовым питанием уровень логической единицы будет около 5V, а для 9-ти Вольтовых микросхем логический уровень будет уже 9V.
Для вышеуказанной схемы уровень логической единицы будет вообще иметь отрицательное значение (относительно «общего» конечно).
В общем вывод: когда речь идет о понятии логическая единица, то имеется ввиду не напряжение сигнала, его полярность или его форма, а просто его наличие.
Поехали дальше… 🙂
Для отображения состояния логических сигналов принято использовать так называемые таблицы истинности. Что это такое: составляется небольшая табличка, в которой указывается отношение логического уровня сигнала на выходе к логическому уровню на входе (или входах). К примеру вышеуказанную схему можно описать таким образом:
| ВХОД | ВЫХОД |
| 0 | 0 |
| 1 | 1 |
Думаю понятно? На входе 0- на выходе 0, на входе 1- на выходе 1. Ничего сложного!
Какие бывают логические устройства
Ой, друзья мои, да их множество!! Не так чтобы уж очень огромное количество, но в двух словах рассказать очень сложно и поэтому по каждому из них будет отдельный и очень подробный разговор.
Здесь-же я просто приведу несколько примеров и укажу ссылки на сопутствующие статьи.
Итак, логические элементы могут быть:
1. Элемент «И». У него минимум два входа, и сигнал на выходе изменяется лишь при появлении двух одинаковых сигналов на входах. Таблица истинности у него выглядит вот так:
| ВХОД 1 | ВХОД 2 | ВЫХОД |
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
То есть сигнал на выходе появится только лишь тогда, когда на обеих входах будет «1». Количество входов может быть и более двух. Обычно такие устройства обозначаются «2И», «3И» и так далее.
Помимо этого еще и выход может быть инверсным. В общем на счет этого есть более подробный разговор…
2. Элемент «ИЛИ». Также минимум два входа. Логический уровень на выходе меняется с 0 на 1 при условии когда на любом из входов появится 1. Таблица истинности будет вот такая:
| ВХОД 1 | ВХОД 2 | ВЫХОД |
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
Ну думаю, понятно- на любом из входов 1- значит и на выходе будет 1. А подробности в этой статье.
3. Триггер. Тут, друзья мои, в двух словах не расскажешь… По этому поводу есть отдельная статья. Скажу только что триггер- это такое устройство, которое при сигнале на входе, меняет логический уровень сигнала на выходе и может удерживать это состояние достаточно долго.
4. Счетчик. Тут из названия понятно что это устройство может считать импульсы. Конечно-же тоже имеется отдельная статья. А для того чтобы понять как оно работает- рекомендую сначала прочитать про триггеры.
