Сведения об интегральных логических схемах

В ИМС широко используются элементы, входные и выходные сигналы которых могут принимать только два значения. Считается, что этим значениям сигнала условно соответствует два уровня напряжения – логическая единица «1» (наличие относительно большого напряжения) и логический нуль «0» (наличие маленького напряжения).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Элементы, осуществляющие простейшие операции с двоичными сигналами, называют логическими элементами.

Логические элементы (ЛЭ), соединенные определенным образом между собой, позволяют создавать сложные системы обработки информации.

Переменная величина Х в алгебре логики может принимать два значения: Х = 1 (логическая единица) или Х = 0 (логический нуль). Существует три основные операции, лежащие в основе алгебры логики:

инверсия (логическое отрицание);

дизъюнкция (логическое сложение);

конъюнкция (логическое умножение).

Инверсия. Такое преобразование называют операцией НЕ и записывают в виде . Схемным решением такого логического элемента является, например, транзисторный ключ. При подаче на вход ключа напряжения высокого уровня («1») на выходе получаем напряжение низкого уровня («0»), и наоборот. Следовательно, входной и выходной сигналы инверсные.

Результат той или иной операции над одной или несколькими переменными в алгебре логики может быть представлен в виде таблицы истинности. В ней отображаются все возможные сочетания (комбинации) двоичных переменных и значения функции Y, получающиеся в результате той или иной логической операции. Условное графическое обозначение ЛЭ НЕ и таблица истинности для него приведены на рис.15.2, а.

Дизъюнкция. Такое преобразование называют операцией ИЛИ и для двух переменных записывают в виде.

Поскольку каждая переменная может принимать два значения, возможны четыре неповторяющихся сочетания и таблица истинности для операции ИЛИ двух переменных состоит из четырех строк (рис.15.2, б). При осуществлении операции логического сложения функции Y = 1, когда хотя бы одна из переменных Х принимает значение единицы.

Конъюнкция. Такое преобразование называют операцией И. При логическом умножении Y = 1 только в том единственном случае, когда все сомножители Х = 1 (рис.15.2, в).

Существует две совершенно равнозначные (дуальные) системы с точки зрения возможности выполнения логических операций, работающие либо в положительной логике, либо в отрицательной логике. В положительной логике уровень логической «1» соответствует высокому значению напряжения, а уровень «0» – низкому значению напряжения или его отсутствия вообще. В отрицательной логике, наоборот, уровни логических «1» и «0» соответствуют низкому и высокому значениям сигнала.