逻辑元件及其电气对应物。方案、说明

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作为具有低集成度的独立数字微电路和具有较高集成度的微电路的组件运行的逻辑元件可以数几十个。但在这里我们将只讨论其中的四个——关于逻辑元素 AND、OR、NOT、AND-NOT。元素 AND、OR 和 NOT 是基本元素，AND-NOT 是 AND 和 NOT 元素的组合。

这些数字技术的“砖块”是什么，它们的动作逻辑是什么？我们先明确一下：0到0,4V之间的电压，即对应逻辑0的电平，我们称之为低电平的电压，而2,4V以上的电压，对应逻辑1的电平，称为高电平电压。 K155 系列逻辑元件和其他微电路的输入和输出处的这些电压电平通常用于表征其逻辑状态和操作。

逻辑元素AND的条件图形指定如图1所示。 1a. 其条件符号是矩形内的“&”号；这个符号取代了英语中的联合“and”。左边 - 两个（可能更多）逻辑输入 - X2 和 XXNUMX，右边 - 一个输出 Y。该元件的逻辑如下：只有当相同电平的信号被输入时，输出才会出现高电平电压。应用于其所有输入

逻辑元件及其电气对应物
图 1. 逻辑元件

了解逻辑元件 AND 的操作逻辑将有助于其电气模拟（图 1，b），由串联电源 GB1（例如，3336 电池）、按钮开关 SB1、SB2 组成设计和白炽灯 HL1 (MNZ, 5-0,26 ,1)。开关模拟模拟输入端的电信号，灯丝指示输出端的信号电平。开关触点的打开状态对应低电平电压，闭合状态对应高电平电压。虽然按钮的触点未关闭（在元件的两个输入端，电压都很低），但电气；模拟电路是开路的，灯当然不亮。很容易得出另一个结论：与元件输出端的白炽灯只有在按钮SB2和SBXNUMX的触点都闭合后才会亮，这就是与元件输入输出信号之间的逻辑联系。

现在看一下图。 1、在。它显示了电气过程的时序图，可以可靠地了解逻辑元件 AND 的操作。在输入 Xi 处，信号首先出现。一旦输入 X3 处出现相同的信号，输出 Y 处立即出现一个信号，只要两个输入处存在与高电平电压相对应的信号，该信号就存在。

所谓的状态表（图1，d），类似于乘法表，给出了AND元件的输入和输出信号之间的状态和逻辑连接的概念。从这个角度来看，我们可以说，只有当相同电平的信号出现在元件的两个输入端时，该元件的输出端才会出现高电平信号。在所有其他情况下，该元件的输出将具有低电平电压，即对应于逻辑0。逻辑元件OR的条件符号是矩形内的数字1（图2，a）。该元素与 AND 元素一样，可以有两个或多个输入。当相同的信号应用于输入 X1 或输入 X2 或同时应用于两个输入时，输出 Y 处的信号对应于高电平电压。为了验证 OR 元件的这种作用，请对其电气对应物进行实验（图 2，b）。

逻辑元件及其电气对应物
米。 2,3 或门

每当触点或 SB1 或 SB1 按钮或两个（所有）按钮同时关闭时，模拟输出端的 HL2 白炽灯就会打开。状态（图 2d），这决定了输入之间的逻辑连接和输出信号。

NOT 逻辑元素的条件符号也是矩形中的数字 1（图 3，a）。但他有一个入口和一个。出口。一个小圆圈，开始输出信号线，象征元件输出的逻辑否定。在数字技术的语言中，这并不意味着这个元件是一个逆变器电子设备，其输出信号是相反的到输入。换句话说，当低电平信号在元件的输入端无效时，高电平信号将在其输出端，反之亦然。

NOT 元件的电气模拟可以根据图 3 所示的电路进行组装。 1b。电磁继电器K1在电池GB1通电时动作，必须选用一组闭合触点，当SB1按钮的触点打开时，继电器绕组断电，其触点K1-1保持闭合，，因此，HL1 灯亮。按下按钮时，其触点闭合，模拟高电平输入信号的出现，从而激活继电器。其触点断开，断开灯HL3的供电电路——熄灭，它象征着输出端出现低电平信号。试着画出你自己的 NOT 元素操作的时间图并编译它的状态表——它们应该与图 XNUMX 所示的相同。 XNUMX，在，克。

正如我们已经说过的，与非门是与门和非门的组合。因此，在其图形标识（图 4，a）上，输出信号线上有一个“&”符号和一个圆圈，表示逻辑否定。只有一个出口，但有两个或多个入口。

逻辑元件及其电气对应物
米。 4 与非门

要了解这种数字技术逻辑元素的工作原理，您将得到其电气对应物的帮助，根据图 4 中的图表组装。 1b。电磁继电器K1、电池GB1和白炽灯HL1与NOT元件的类似物相同。与继电器绕组串联，打开两个按钮（SB2 和 SBXNUMX），其触点将模拟输入信号。初始状态下，当按键触点打开时，灯亮，象征输出端有高电平信号。单击入口链中的按钮之一。

指示灯对此有何反应？她继续闪耀。如果同时按下两个按钮会怎样？在这种情况下，由电池供电、继电器绕组和按钮触点形成的电路闭合，继电器被激活，其触点K1.1打开，断开第二个模拟电路——灯熄灭。

这些实验让我们得出结论：当 AND-NOT 元件的一个或所有输入端有一个低电平信号时（当模拟输入按钮的触点打开时），一个高电平信号作用在输出端，这会改变当相同的信号出现在元件的所有输入处时（模拟按钮的触点闭合），变为低电平信号。图4所示的操作图和状态表证实了这一结论。 XNUMX、c、d。

让我们注意以下事实：如果 AND-NOT 元件的输入连接在一起并向它们施加高电平信号，则该元件的输出将是低电平信号。相反，当低电平信号施加到组合输入时，该元件将输出高电平信号。在这种情况下，正如您可能已经猜到的那样，NAND 元件变成反相器，即 NOT 逻辑元件。 NAND 元件的这一特性在数字技术的仪器和设备中得到了广泛的应用。

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