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Elementi logici e loro analoghi elettrici. Radio - per principianti
Elenco / Radio - per principianti Esistono diverse dozzine di elementi logici che operano come microcircuiti digitali indipendenti con basso grado di integrazione e come componenti di microcircuiti con un grado di integrazione più elevato. Ma qui ne parleremo solo di quattro: gli elementi logici AND, OR, NOT, AND-NOT. Gli elementi AND, OR e NOT sono fondamentali e NAND è una combinazione di elementi AND e NOT. Quali sono questi “mattoni” della tecnologia digitale, qual è la logica del loro funzionamento? Facciamo subito chiarezza: chiameremo tensione di basso livello una tensione compresa tra 0 e 0,4 V, corrispondente cioè a un livello logico pari a 0, e una tensione di livello superiore a 2,4 V, corrispondente a un livello logico pari a 1, una tensione di livello basso. tensione di alto livello. Sono proprio questi livelli di tensione all'ingresso e all'uscita degli elementi logici e di altri microcircuiti della serie K155 che vengono utilizzati per caratterizzare i loro stati logici e il loro funzionamento. La designazione grafica convenzionale dell'elemento logico AND è mostrata in Fig. 1, a. Il suo simbolo è il segno “&” all'interno del rettangolo; questo segno sostituisce la congiunzione "e" in inglese. A sinistra ci sono due (forse più) ingressi logici - X1 e X2, a destra - un'uscita Y. La logica dell'elemento è la seguente: una tensione di alto livello appare all'uscita solo quando ci sono segnali dello stesso livello applicata a tutti i suoi input
Per comprendere la logica del funzionamento dell'elemento logico I, aiuterà il suo analogo elettrico (Fig. 1, b), composto da un alimentatore collegato in serie GB1 (ad esempio una batteria 3336), interruttori a pulsante SB1, SB2 di qualsiasi modello e una lampada a incandescenza HL1 (MNZ, 5-0,26 ,1). Gli interruttori simulano i segnali elettrici all'ingresso analogico e il filamento della lampada indica il livello del segnale all'uscita. Lo stato aperto dei contatti dell'interruttore corrisponde a un livello di tensione basso e lo stato chiuso corrisponde a un livello alto. Mentre i contatti del pulsante non sono chiusi (basso livello di tensione su entrambi gli ingressi dell'elemento), elettrico; il circuito analogico è aperto e la lampada, naturalmente, non si accende. Non è difficile trarre un'altra conclusione: la lampada a incandescenza all'uscita dell'elemento AND si accende solo dopo che i contatti di entrambi i pulsanti SB2 e SBXNUMX sono chiusi, questa è la connessione logica tra i segnali di ingresso e di uscita dell'elemento AND . Ora diamo un'occhiata alla Fig. 1, c. Mostra diagrammi temporali dei processi elettrici che danno un'idea affidabile del funzionamento dell'elemento logico AND. All'ingresso Xi, il segnale appare per primo. Non appena lo stesso segnale si trova sull'ingresso X3, sull'uscita Y appare immediatamente un segnale che esiste finché su entrambi gli ingressi ci sono segnali corrispondenti ad una tensione di alto livello. La cosiddetta tabella degli stati (Fig. 1, d), che ricorda una tabella di moltiplicazione, dà un'idea dello stato e della connessione logica tra i segnali di ingresso e di uscita dell'elemento AND. Osservandolo, possiamo dire che un segnale di alto livello apparirà all'uscita dell'elemento solo quando segnali dello stesso livello appariranno su entrambi i suoi ingressi. In tutti gli altri casi, l'uscita dell'elemento sarà una tensione di basso livello, cioè corrispondente allo 0 logico. Il simbolo convenzionale dell'elemento logico OR è il numero 1 all'interno del rettangolo (Fig. 2, a). Questo elemento, come l'elemento AND, può avere due o più input. Il segnale sull'uscita Y, corrispondente ad una tensione di alto livello, appare quando lo stesso segnale viene applicato all'ingresso X1, o all'ingresso X2, o contemporaneamente a entrambi gli ingressi. Per verificare questa azione dell'elemento OR, condurre un esperimento con il suo analogo elettrico (Fig. 2, b).
La lampada a incandescenza HL1 all'uscita analogica si accenderà ogni volta che i contatti o i pulsanti SB1, o SB2, o entrambi (tutti) i pulsanti sono chiusi. I diagrammi temporali del suo funzionamento (Fig. 2c) e la tabella aiuteranno a fissare il proprietà elettrica dell'elemento OR negli stati di memoria (Fig. 2,d), che definisce la connessione logica tra i segnali di ingresso e di uscita. Il simbolo convenzionale dell'elemento logico NOT è anche il numero 1 in un rettangolo (Fig. 3, a). Ma ha un ingresso e uno. Uscita. Il piccolo cerchio che inizia la linea di comunicazione del segnale di uscita simboleggia la negazione logica all'uscita dell'elemento.Nel linguaggio della tecnologia digitale, NON significa che questo elemento è un inverter, un dispositivo elettronico il cui segnale di uscita è opposto a quello di ingresso. In altre parole, finché NON c'è un segnale di basso livello all'ingresso dell'elemento, ci sarà un segnale di alto livello alla sua uscita, e viceversa. L'analogo elettrico dell'elemento NOT può essere assemblato secondo il circuito mostrato in Fig. 3, b. Il relè elettromagnetico K1, attivato dalla tensione della batteria GB1, deve essere selezionato con un gruppo di contatti chiusi. Mentre i contatti del pulsante SB1 sono aperti, l'avvolgimento del relè è diseccitato, i suoi contatti K1-1 rimangono chiusi e quindi la lampada HL1 si illumina. Quando si preme il pulsante, i suoi contatti si chiudono, simulando la comparsa di un segnale di ingresso di alto livello, a seguito del quale viene attivato il relè. I suoi contatti, aprendosi, interrompono il circuito di alimentazione della lampada HL1 - spegnendosi, simboleggia l'apparizione di un segnale di basso livello in uscita. Prova a disegnare i tuoi diagrammi temporali del funzionamento dell'elemento NOT e crea una tabella del suo stato: dovrebbero risultare uguali a quelli mostrati in Fig. 3, c, d. Come abbiamo già detto, la porta NAND è una combinazione di porte AND e NOT. Pertanto, sulla sua designazione grafica (Fig. 4, a) c'è un segno "&" e un cerchio sulla linea del segnale di uscita, che simboleggia la negazione logica. C'è un'uscita, ma due o più ingressi.
Il suo analogo elettrico, assemblato secondo lo schema di Fig. 4, ti aiuterà a comprendere il principio di funzionamento di un elemento così logico della tecnologia digitale. 1, b. Il relè elettromagnetico K1, la batteria GB1 e la lampada a incandescenza HL1 sono gli stessi dell'analogo dell'elemento NOT. Collegare due pulsanti (SB2 e SBXNUMX) in serie alla bobina del relè, i cui contatti simuleranno i segnali di ingresso. Nello stato iniziale, quando i contatti del pulsante sono aperti, la lampada si accende, simboleggiando un segnale di alto livello in uscita. Fare clic su uno dei pulsanti nell'ingresso poco profondo. Come reagisce la spia di controllo a questo? Lei continua a brillare. Cosa succede se premi entrambi i pulsanti? In questo caso, il circuito elettrico formato dalla batteria, dall'avvolgimento del relè e dai contatti dei pulsanti risulta essere chiuso, il relè viene attivato e i suoi contatti K1.1, aprendosi, interrompono il secondo circuito analogico: la lampada si spegne. Questi esperimenti ci permettono di concludere: quando c'è un segnale di basso livello su uno o tutti gli ingressi dell'elemento AND-NOT (quando i contatti dei pulsanti di ingresso dell'analogico sono aperti), all'uscita agisce un segnale di alto livello , che cambia in un segnale di basso livello quando gli stessi segnali compaiono su tutti gli ingressi dell'elemento (i contatti dei pulsanti analogici sono chiusi). Questa conclusione è confermata dai diagrammi di funzionamento e dalla tabella degli stati mostrati in Fig. 4, c, d. Prestiamo attenzione al fatto seguente: se gli ingressi di un elemento AND-NOT sono collegati insieme e ad essi viene applicato un segnale di alto livello, l'uscita dell'elemento sarà un segnale di basso livello. Al contrario, quando viene applicato un segnale di basso livello all'ingresso combinato, l'uscita dell'elemento sarà un segnale di alto livello. In questo caso, l'elemento NAND, come probabilmente hai già intuito, diventa un inverter, ad es. un elemento NOT logico. Questa proprietà dell'elemento AND-NOT è molto utilizzata nei dispositivi e nei dispositivi digitali.
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