Loģiskās ierīces
Loģiskā algebra jeb Būla algebra tiek izmantota, lai aprakstītu ciparu ķēžu darbības likumus. Loģikas algebra ir balstīta uz jēdzienu "notikums", kas var notikt vai nenotikt. Notikušais notikums tiek uzskatīts par patiesu un tiek izteikts loģikas līmenis «1», notikums, kas nav noticis, tiek uzskatīts par nepatiesu un izteikts loģikas līmenis «0».
Notikumu ietekmē mainīgie un tie ietekmē saskaņā ar noteiktu likumu. Šo likumu sauc par loģisko funkciju, mainīgie ir argumenti... Che. loģiskā funkcija ir funkcija y = f (x1, x2, … xn), kas ņem vērtības "0" vai "1". Mainīgajiem lielumiem x1, x2, … xn ir arī vērtības «0» vai «1».
Loģikas algebra - matemātiskās loģikas nozare, kas pēta sarežģītu loģisko apgalvojumu struktūru un veidus, kā ar algebriskām metodēm noteikt to patiesumu. Loģiskās algebras formulās mainīgie ir loģiski vai bināri, tas ir, tiem ir tikai divas vērtības - false un true, kuras apzīmē attiecīgi ar 0 un 1. Katra datorprogramma satur loģiskas darbības.
Ierīces, kas paredzētas loģiskās algebras funkciju veidošanai, sauc par loģiskām ierīcēm... Loģiskai ierīcei ir jebkurš ieeju skaits un tikai viena izeja (1. att.).
1. attēls — loģiskā ierīce
Piemēram, elektroniskā kombinētā slēdzene ietver loģisko ierīci, kurai notikums (y) ir slēdzenes atvēršana. Lai notikums (y = 1) notiktu, t.i. slēdzene ir atvērusies, ir jādefinē mainīgie — desmit pogas uz ciparu tastatūras. Ir jānospiež noteiktas pogas, ti. ņem vērtību «1» un vienlaikus nospiediet noteiktā secībā — loģisko funkciju.
Jebkuru loģisku funkciju ir ērti attēlot stāvokļu tabulas (patiesības tabulas) veidā, kur tiek ierakstītas iespējamās mainīgo (argumentu) kombinācijas un atbilstošā funkcijas vērtība.
Loģiskās ierīces ir veidotas uz loģiskajiem vārtiem, kas veic noteiktu funkciju. Galvenās loģiskās funkcijas ir loģiskā saskaitīšana, loģiskā reizināšana un loģiskā noliegšana.
1) VAI (OR) — loģiskā saskaitīšana vai dalīšana (no angļu valodas disjunction — interruption) — šī elementa izvadā parādās loģiska vienība, ja vienība parādās vismaz vienā no ieejām. Izvade būs loģiskā nulle tikai tad, ja visās ieejās ir loģiskās nulles signāls.
Šo darbību var veikt, izmantojot kontaktu ķēdi ar diviem paralēli savienotiem kontaktiem. "1" pie šādas ķēdes izejas parādīsies, ja vismaz viens no kontaktiem ir aizvērts.
2) UN (UN) — loģiskā reizināšana vai savienojums (no angļu valodas savienības — savienojums, & — ampersand) — šī elementa izejā loģiskās vienības signāls parādās tikai tad, ja loģiskā vienība atrodas visās ieejās.Ja vismaz viena ieeja ir nulle, tad arī izvade būs nulle.
Šo darbību var veikt ar kontaktu ķēdi, kas sastāv no virknē savienotiem kontaktiem.
3) NOT — loģisks noliegums vai inversija, ko norāda ar domuzīmi virs mainīgā — darbība tiek veikta ar vienu mainīgo x un y vērtība ir pretēja šim mainīgajam.
Darbību NEVAR veikt, izmantojot normāli aizvērtu elektromagnētiskā releja kontaktu: uz releja spoles nav sprieguma (x = 0) — kontakts ir aizvērts arī pie izejas «1» (y = 1). Ja uz releja spoles ir spriegums (x = 1), kontakts ir atvērts arī izejā «0» (y = 0).
2. attēls — loģikas pamatfunkcijas un to realizācija
Loģiskās ierīces izmanto dažādus loģikas vārtus. Īpaši svarīgas ir divas universālas loģiskās darbības, no kurām katra spēj patstāvīgi veidot jebkuru loģisku funkciju.
4) NAND — Schaefer funkcija.
5) VAI NĒ — perforēšanas funkcija.
3. attēls. Universālās loģikas funkcijas un to realizācija
Piemērs: Apsardzes signalizācijas shēma, kuras pamatā ir loģiski elementi. Ģenerators G ģenerē sirēnas signālu, caur mikroshēmas DD2 loģisko elementu «AND» ievadot to pastiprinātāja stadijā. Kad aizsargslēdži S1 — S4 ir aizvērti, līmenis «0» iedarbojas uz elementa DD1 ieejām — līmenis «0» atrodas uz elementa «I» DD2 apakšējo ieeju, kas nozīmē, ka tranzistora vārti. VT arī ir «0».
Atverot vismaz vienu no slēdžiem, piemēram, S1, elementa DD1 ieeja caur rezistoru R1 saņems "1" līmeņa spriegumu, kas izraisīs "1" parādīšanos pie otrās ieejas. elements «UN» DD1.Tas ļaus signālam no ģeneratora G pāriet uz tranzistora vārtiem, kura slodze ir skaļrunis.
4. attēls. Trauksmes aizsardzības shēma
Sarežģītas digitālās shēmas tiek veidotas, atkal un atkal atkārtojot pamata loģiskās shēmas. Šādas konstruēšanas rīks ir Būla algebra, ko digitālo tehnoloģiju ziņā sauc par loģisko algebru. Atšķirībā no parastās algebras mainīgā, Būla mainīgajam ir tikai divas vērtības, kuras sauc par Būla nulli un Būla vienu.
Loģisko nulli un loģisko vienu apzīmē ar 0 un 1. Loģiskajā algebrā 0 un 1 nav skaitļi, bet loģiski mainīgie. Loģiskajā algebrā starp loģiskajiem mainīgajiem ir trīs pamatoperācijas: loģiskā reizināšana (konjunkcija), loģiskā saskaitīšana (disjunkcija) un loģiskā noliegšana (inversija).
Elektroniskās shēmas, kas veic vienu un to pašu loģisko funkciju, bet ir samontētas ar dažādiem elementiem, kas atšķiras pēc enerģijas patēriņa, barošanas sprieguma, augsta un zema izejas sprieguma līmeņa vērtībām, signāla izplatīšanās aizkaves laika un slodzes nestspējas.
Skatīt arī par šo tēmu: UN, VAI, NĒ, UN-NOT, VAI-NE loģikas vārti un to patiesības tabulas