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Éléments logiques et leurs homologues électriques. Radio - pour les débutants
Annuaire / Radio - pour les débutants Les éléments logiques fonctionnant comme des microcircuits numériques indépendants à faible degré d'intégration et comme composants de microcircuits à degré d'intégration plus élevé se comptent par plusieurs dizaines. Mais ici, nous ne parlerons que de quatre d'entre eux - des éléments logiques ET, OU, NON, ET-NON. Les éléments AND, OR et NOT sont basiques, et AND-NOT est une combinaison d'éléments AND et NOT. Que sont ces « briques » du numérique, quelle est la logique de leur action ? Précisons tout de suite : la tension de 0 à 0,4 V, c'est-à-dire correspondant au niveau du 0 logique, on appellera la tension du niveau bas, et la tension de plus de 2,4 V, correspondant au niveau du 1 logique, sera appelée la tension du niveau haut. Ce sont ces niveaux de tension à l'entrée et à la sortie des éléments logiques et autres microcircuits de la série K155 qui sont couramment utilisés pour caractériser leurs états logiques et leur fonctionnement. La désignation graphique conditionnelle de l'élément logique ET est illustrée à la fig. 1a. Son symbole conditionnel est le signe "&" à l'intérieur du rectangle ; ce signe remplace l'union "et" en anglais. A gauche - deux entrées logiques (peut-être plus) - X1 et X2, à droite - une sortie Y. La logique de l'élément est la suivante: une tension de haut niveau n'apparaît à la sortie que lorsque des signaux de même niveau sont appliqué à toutes ses entrées
Pour comprendre la logique de fonctionnement de l'élément logique ET aidera son analogique électrique (Fig.1, b), composé d'une source d'alimentation GB1 connectée en série (par exemple, une batterie 3336), des interrupteurs à bouton-poussoir SB1, SB2 de n'importe quel design et une lampe à incandescence HL1 (MNZ, 5-0,26 ,1). Les commutateurs simulent les signaux électriques à l'entrée analogique et le filament de la lampe indique le niveau du signal à la sortie. L'état ouvert des contacts de l'interrupteur correspond à une tension de niveau bas, l'état fermé correspond à une tension de niveau haut. Tant que les contacts des boutons ne sont pas fermés (aux deux entrées de l'élément, la tension est basse), électrique ; le circuit analogique est ouvert et la lampe, bien sûr, ne brille pas. Il est facile de tirer une autre conclusion: la lampe à incandescence à la sortie de l'élément ET ne s'allume qu'après la fermeture des contacts des deux boutons SB2 et SBXNUMX, c'est la connexion logique entre les signaux d'entrée et de sortie de l'élément ET. Jetez maintenant un œil à la fig. 1, po. Il montre des chronogrammes de processus électriques qui donnent une idée fiable du fonctionnement de l'élément logique ET. A l'entrée Xi, le signal apparaît en premier. Dès qu'un même signal est sur l'entrée X3, un signal apparaît immédiatement sur la sortie Y, qui existe tant qu'il y a des signaux correspondant à une tension de niveau haut sur les deux entrées. La table dite d'état (Fig. 1, d), ressemblant à une table de multiplication, donne une idée de l'état et de la connexion logique entre les signaux d'entrée et de sortie de l'élément ET. En le regardant, on peut dire qu'un signal de haut niveau ne sera à la sortie de l'élément que lorsque des signaux de même niveau apparaîtront à ses deux entrées. Dans tous les autres cas, la sortie de l'élément aura une tension de niveau bas, c'est-à-dire correspondant au 0 logique. Le symbole conditionnel de l'élément logique OU est le chiffre 1 à l'intérieur du rectangle (Fig. 2, a). Cet élément, comme l'élément AND, peut avoir deux entrées ou plus. Le signal sur la sortie Y, correspondant à une tension de niveau haut, apparaît lorsqu'un même signal est appliqué à l'entrée X1, ou à l'entrée X2, ou aux deux entrées simultanément. Pour vérifier cette action de l'élément OR, effectuez une expérience avec son homologue électrique (Fig. 2, b).
La lampe à incandescence HL1 à la sortie analogique s'allume chaque fois que les contacts ou les boutons SB1 ou SB2, ou les deux (tous) les boutons en même temps, sont fermés (Fig. 2d), ce qui détermine la connexion logique entre l'entrée et les signaux de sortie. Le symbole conditionnel de l'élément logique NOT est également le chiffre 1 dans le rectangle (Fig. 3, a). Mais il a une entrée et une. sortir. Un petit cercle, qui commence la ligne de signal de sortie, symbolise la négation logique à la sortie de l'élément.Dans le langage de la technologie numérique, cela ne signifie PAS que cet élément est un dispositif électronique inverseur, dont le signal de sortie est opposé à l'entrée. En d'autres termes, alors qu'un signal de bas niveau n'agit PAS à l'entrée de l'élément, un signal de haut niveau sera à sa sortie, et vice versa. L'analogue électrique de l'élément NOT peut être assemblé selon le circuit illustré à la fig. 3, b. Le relais électromagnétique K1, qui fonctionne lorsque la batterie GB1 est alimentée, doit être sélectionné avec un groupe de contacts fermés. Tant que les contacts du bouton SB1 sont ouverts, l'enroulement du relais est désexcité, ses contacts K1-1 restent fermés et , par conséquent, la lampe HL1 brille. Lorsque le bouton est enfoncé, ses contacts sont fermés, simulant l'apparition d'un signal d'entrée de haut niveau, à la suite de quoi le relais est activé. Ses contacts, en s'ouvrant, coupent le circuit d'alimentation de la lampe HL1-extinguible, il symbolise l'apparition d'un signal de niveau bas en sortie. Essayez de dessiner vos propres diagrammes temporels du fonctionnement de l'élément NOT et compilez sa table d'état - ils devraient être identiques à ceux illustrés à la Fig. 3,c,d. Comme nous l'avons déjà dit, la porte ET-NON est une combinaison de portes ET et NON. Par conséquent, sur sa désignation graphique (Fig. 4, a), il y a un signe "&" et un cercle sur la ligne de signal de sortie, symbolisant la négation logique. Il n'y a qu'une seule sortie, mais deux ou plusieurs entrées.
Pour comprendre le principe de fonctionnement d'un tel élément logique de la technologie numérique, vous serez aidé par son homologue électrique, assemblé selon le schéma de la Fig. 4b. Le relais électromagnétique K1, la batterie GB1 et la lampe à incandescence HL1 sont les mêmes que dans la contrepartie de l'élément NOT. En série avec l'enroulement du relais, activez deux boutons (SB1 et SB2), dont les contacts simuleront les signaux d'entrée. Dans l'état initial, lorsque les contacts des boutons sont ouverts, la lampe brille, symbolisant un signal de haut niveau à la sortie. Cliquez sur l'un des boutons du volet d'entrée. Comment le voyant réagit-il à cela ? Elle continue de briller. Et si vous appuyez sur les deux boutons ? Dans ce cas, le circuit électrique formé par l'alimentation de la batterie, l'enroulement du relais et les contacts du bouton est fermé, le relais est activé et ses contacts K1.1, s'ouvrant, coupent le deuxième circuit analogique - la lampe s'éteint. Ces expériences nous permettent de conclure : avec un signal de niveau bas à une ou à toutes les entrées de l'élément ET-NON (lorsque les contacts des boutons d'entrée analogiques sont ouverts), un signal de niveau haut agit à la sortie, qui change à un signal de niveau bas lorsque les mêmes signaux apparaissent à toutes les entrées de l'élément (les contacts des boutons analogiques sont fermés). Cette conclusion est confirmée par les schémas de fonctionnement et le tableau d'état illustré à la fig. 4,c,d. Faisons attention au fait suivant: si les entrées de l'élément AND-NOT sont connectées ensemble et qu'un signal de haut niveau leur est appliqué, la sortie de l'élément sera un signal de bas niveau. Inversement, lorsqu'un signal de bas niveau est appliqué à l'entrée combinée, l'élément émettra un signal de haut niveau. Dans ce cas, l'élément NAND, comme vous l'avez probablement déjà deviné, devient un inverseur, c'est-à-dire un élément NON logique. Cette propriété de l'élément NAND est très largement utilisée dans les instruments et appareils de technologie numérique.
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