Thể loại: Điện tử thực hành, Thợ điện Novice
Số lượt xem: 77535
Bình luận về bài viết: 1
Chip logic. Phần 2 - Cổng
Các phần tử logic hoạt động như các phần tử độc lập dưới dạng các vi mạch có mức độ tích hợp nhỏ và chúng được đưa vào như các thành phần trong các vi mạch có mức độ tích hợp cao hơn. Các yếu tố như vậy có thể được tính hơn một chục.
Nhưng trước tiên, chúng tôi chỉ nói về bốn người trong số họ - đây là những yếu tố VÀ, HOẶC, KHÔNG, VÀ-KHÔNG. Các phần tử chính là ba phần tử đầu tiên và phần tử AND-NOT đã là sự kết hợp của các phần tử AND VÀ KHÔNG. Những yếu tố này có thể được gọi là "cục gạch" của công nghệ số. Đầu tiên bạn cần xem xét logic của hành động của họ là gì?
Nhớ lại phần đầu tiên của bài viết về các mạch kỹ thuật số. Người ta nói rằng điện áp ở đầu vào (đầu ra) của vi mạch trong vòng 0 ... 0,4 V là mức không logic, hoặc mức điện áp thấp. Nếu điện áp nằm trong 2,4 ... 5,0 V, thì đây là cấp của đơn vị logic hoặc điện áp cấp cao.
Trạng thái hoạt động của các vi mạch dòng K155 và các vi mạch khác có điện áp cung cấp 5V được đặc trưng bởi các mức chính xác như vậy. Nếu điện áp ở đầu ra của vi mạch nằm trong khoảng 0,4 ... 2,4V (ví dụ 1,5 hoặc 2,0V), thì bạn đã có thể nghĩ đến việc thay thế vi mạch này.
Lời khuyên thực tế: để đảm bảo rằng microcircuit này bị lỗi ở đầu ra, bạn nên ngắt kết nối với đầu vào của microcircuit theo nó (hoặc một vài đầu vào được kết nối với đầu ra của microcircuit này). Những đầu vào này chỉ đơn giản là có thể đặt chỗ ngồi (quá tải) chip đầu ra.
Công ước đồ họa
Biểu tượng đồ họa là một hình chữ nhật chứa các dòng đầu vào và đầu ra. Các dòng đầu vào của các phần tử được đặt ở bên trái và các dòng đầu ra ở bên phải. Áp dụng tương tự cho toàn bộ trang tính với các mạch: ở bên trái, tất cả các tín hiệu là đầu vào, bên phải là đầu ra. Nó giống như một dòng trong một cuốn sách - từ trái sang phải, nó sẽ dễ nhớ hơn. Bên trong hình chữ nhật là một biểu tượng có điều kiện biểu thị chức năng được thực hiện bởi phần tử.
Yếu tố logic VÀ
Chúng ta bắt đầu xem xét các yếu tố logic với yếu tố I.
Hình 1. Phần tử logic AND
Chỉ định đồ họa của nó được hiển thị trong Hình 1a. Biểu tượng của hàm And là ký hiệu tiếng Anh "&", trong tiếng Anh thay thế cho liên minh "và", bởi vì sau tất cả, "giả khoa học" này đã được phát minh trong giai cấp tư sản chết tiệt.
Các đầu vào của phần tử được chỉ định là X với các chỉ số 1 và 2, và đầu ra, là một hàm đầu ra, bằng chữ Y. Thật đơn giản, như trong toán học ở trường, ví dụ, Y = K * X hoặc, trong trường hợp chung, Y = f (x). Một phần tử có thể có nhiều hơn hai đầu vào, chỉ bị giới hạn bởi mức độ phức tạp của vấn đề đang được giải quyết, nhưng chỉ có thể có một đầu ra.
Logic của phần tử như sau: điện áp mức cao ở đầu ra Y sẽ chỉ khi Và ở đầu vào X1 Và ở đầu vào X2 sẽ có điện áp mức cao. Nếu phần tử có 4 hoặc 8 đầu vào, thì điều kiện được chỉ định (mức cao) phải được thỏa mãn ở tất cả các đầu vào: I-at đầu vào 1, I-ở đầu vào 2, I-ở đầu vào 3 ... .. Và tại đầu vào N. trong trường hợp này, đầu ra cũng sẽ là một mức cao.
Để dễ hiểu hơn về logic hoạt động của phần tử And, phần tương tự của nó ở dạng mạch tiếp xúc được trình bày trong Hình 1b. Ở đây, đầu ra của phần tử Y được biểu thị bằng đèn HL1. Nếu đèn được thắp sáng, thì điều này tương ứng với mức cao ở đầu ra của phần tử I. Thông thường các phần tử như vậy được gọi là 2-I, 3-I, 4-I, 8-I. Chữ số đầu tiên cho biết số lượng đầu vào.
Là tín hiệu đầu vào X1 và X2, các nút chuông chuông chuông thông thường được sử dụng mà không cần sửa. Trạng thái mở của các nút là trạng thái cấp thấp và trạng thái đóng tự nhiên cao. Là một nguồn năng lượng, sơ đồ cho thấy một pin điện. Trong khi các nút ở trạng thái mở, đèn, tất nhiên, không sáng. Đèn sẽ chỉ bật khi cả hai nút được nhấn cùng một lúc, tức là I-SB1, I-SB2.Đó là kết nối logic giữa tín hiệu đầu vào và đầu ra của phần tử I.
Một biểu diễn trực quan về hoạt động của phần tử AND có thể thu được bằng cách xem sơ đồ thời gian được hiển thị trong Hình 1c. Lúc đầu, tín hiệu mức cao xuất hiện ở đầu vào X1, nhưng không có gì xảy ra ở đầu ra Y, vẫn có tín hiệu mức thấp. Ở đầu vào X2, tín hiệu xuất hiện với một số độ trễ so với đầu vào đầu tiên và tín hiệu mức cao xuất hiện ở đầu ra Y.
Khi tín hiệu ở đầu vào X1 ở mức thấp, đầu ra cũng được đặt ở mức thấp. Hoặc, nói cách khác, tín hiệu mức cao được giữ ở đầu ra miễn là tín hiệu mức cao có mặt ở cả hai đầu vào. Điều tương tự cũng có thể nói về các yếu tố đa đầu vào của I: nếu là 8-I, thì để có được mức cao ở đầu ra, mức cao phải được giữ ở cả tám đầu vào cùng một lúc.
Thông thường nhất trong tài liệu tham khảo, trạng thái đầu ra của các phần tử logic tùy thuộc vào tín hiệu đầu vào được đưa ra dưới dạng bảng chân lý. Đối với phần tử được xem xét 2-I, bảng chân lý được hiển thị trong Hình 1d.
Bảng có phần giống với bảng nhân, chỉ nhỏ hơn. Nếu bạn nghiên cứu kỹ, bạn sẽ nhận thấy rằng mức cao ở đầu ra sẽ chỉ khi điện áp mức cao hoặc, điều tương tự, một đơn vị logic có mặt ở cả hai đầu vào. Nhân tiện, việc so sánh bảng chân lý với bảng nhân khác xa với sự tình cờ: tất cả các bảng chân lý điện tử đều biết, như họ nói, bằng trái tim.
Ngoài ra, chức năng Và có thể được mô tả với đại số logic hoặc đại số boolean. Đối với phần tử hai đầu vào, công thức sẽ như sau: Y = X1 * X2 hoặc một dạng viết khác Y = X1 ^ X2.
Yếu tố logic HOẶC
Tiếp theo chúng ta sẽ xem xét cổng OR.
Hình 2. Cổng logic HOẶC
Chỉ định đồ họa của nó tương tự như phần tử AND vừa được kiểm tra, ngoại trừ thay vì ký hiệu & cho hàm AND, số 1 được ghi bên trong hình chữ nhật, như trong Hình 2a. Trong trường hợp này, nó biểu thị chức năng HOẶC. Ở bên trái là các đầu vào X1 và X2, như trong trường hợp của hàm And, có thể nhiều hơn và ở bên phải đầu ra, được biểu thị bằng chữ Y.
Ở dạng công thức đại số Boolean, hàm OR được viết là Y = X1 + X2.
Theo công thức này, Y sẽ đúng khi OR ở đầu vào X1, OR ở đầu vào X2, OR ở cả hai đầu vào sẽ ngay lập tức có mức cao.
Sơ đồ tiếp xúc được hiển thị trong Hình 2b sẽ giúp hiểu những gì vừa được nói: nhấn một trong hai nút (mức cao) hoặc cả hai nút cùng một lúc sẽ khiến đèn phát sáng (mức cao). Trong trường hợp này, các nút là tín hiệu đầu vào X1 và X2, và đèn là tín hiệu đầu ra Y. Để dễ nhớ hơn, Hình 2c và 2d lần lượt hiển thị sơ đồ thời gian và bảng chân lý: đủ để phân tích hoạt động của mạch tiếp xúc được hiển thị với sơ đồ và bảng, như tất cả các câu hỏi sẽ biến mất
Phần tử logic KHÔNG, biến tần
Như một giáo viên đã nói, trong công nghệ số không có gì phức tạp hơn một biến tần. Có lẽ đây là thực tế.
Trong đại số logic, thao tác KHÔNG được gọi là đảo ngược, có nghĩa là phủ định trong tiếng Anh, nghĩa là mức tín hiệu ở đầu ra tương ứng chính xác với tín hiệu đầu vào, trông giống như Y = / X ở dạng công thức
(Dấu gạch chéo trước X biểu thị đảo ngược thực tế. Thông thường, dấu gạch dưới được sử dụng thay vì dấu gạch chéo, mặc dù ký hiệu như vậy là hoàn toàn chấp nhận được.).
Biểu tượng đồ họa của phần tử KHÔNG phải là hình vuông hoặc hình chữ nhật bên trong mà số 1 được ghi.
Hình 3. Biến tần
Trong trường hợp này, nó có nghĩa là phần tử này là một biến tần. Nó chỉ có một đầu vào X và đầu ra Y. Dòng đầu ra bắt đầu bằng một vòng tròn nhỏ, điều này thực sự chỉ ra rằng phần tử này là một biến tần.
Như vừa nói, một biến tần là mạch kỹ thuật số phức tạp nhất.Và điều này được xác nhận bởi sơ đồ liên hệ của anh ta: nếu trước đó chỉ có các nút là đủ, thì bây giờ một rơle đã được thêm vào chúng. Trong khi nút SB1 không được nhấn (số 0 logic ở đầu vào), rơle K1 bị mất điện và các tiếp điểm thường đóng của nó bật bóng đèn HL1, tương ứng với một đơn vị logic ở đầu ra.
Nếu bạn nhấn nút (áp dụng một đơn vị logic cho đầu vào), rơle sẽ bật, các tiếp điểm K1.1 sẽ mở, đèn sẽ tắt, tương ứng với số 0 ở đầu ra. Ở trên được xác nhận bằng sơ đồ thời gian trong Hình 3c và bảng chân lý trong Hình 3d.
Yếu tố logic VÀ KHÔNG
Cổng AND KHÔNG phải là sự kết hợp giữa cổng AND và cổng KHÔNG.
Hình 4. Phần tử logic VÀ KHÔNG
Do đó, ký hiệu & (logic AND) hiện diện trên biểu tượng đồ họa của nó và dòng thoát bắt đầu bằng một vòng tròn biểu thị sự hiện diện của một phần tử biến tần.
Tương tự tiếp xúc của phần tử logic được hiển thị trong Hình 4b và, nếu bạn nhìn kỹ, nó rất giống với tương tự của biến tần được hiển thị trong Hình 3b: bóng đèn cũng được bật thông qua các tiếp điểm thường đóng của rơle K1. Trên thực tế đây là biến tần. Rơle được điều khiển bởi các nút SB1 và SB2, tương ứng với các đầu vào X1 và X2 của cổng AND. Sơ đồ cho thấy rơle sẽ chỉ được bật khi nhấn cả hai nút: trong trường hợp này, các nút thực hiện chức năng & (logic AND). Trong trường hợp này, đèn ở đầu ra sẽ tắt, tương ứng với trạng thái không logic.
Nếu cả hai nút không được nhấn, hoặc ít nhất một trong số chúng, thì rơle bị tắt và đèn ở đầu ra của mạch được bật, tương ứng với mức của một đơn vị logic.
Từ những điều đã nói ở trên, chúng ta có thể rút ra kết luận sau:
Thứ nhất, nếu ít nhất một đầu vào có số 0 logic, thì đầu ra sẽ là một đơn vị logic. Trạng thái tương tự ở đầu ra sẽ nằm trong trường hợp khi các số 0 xuất hiện ở cả hai đầu vào cùng một lúc. Đây là một thuộc tính rất có giá trị của các phần tử AND-NOT: nếu bạn kết nối cả hai đầu vào, thì phần tử AND-NOT trở thành một biến tần - nó chỉ đơn giản thực hiện chức năng của KHÔNG. Thuộc tính này cho phép bạn không đặt một con chip đặc biệt chứa sáu bộ biến tần cùng một lúc, khi chỉ cần một hoặc hai.
Thứ hai, số 0 ở đầu ra chỉ có thể đạt được nếu "thu thập" trên tất cả các đầu vào của sự thống nhất. Trong trường hợp này, sẽ thích hợp để đặt tên cho phần tử logic được coi là 2I-KHÔNG. Hai nói rằng yếu tố này là hai đầu vào. Trong hầu hết tất cả các loạt microcircuits, cũng có 3, 4 và tám yếu tố đầu vào. Hơn nữa, mỗi người trong số họ chỉ có một lối thoát. Tuy nhiên, phần tử 2I-NOT được coi là một phần tử cơ bản trong nhiều loạt vi mạch kỹ thuật số.
Với các tùy chọn khác nhau để kết nối các đầu vào, bạn có thể có được một tài sản tuyệt vời khác. Ví dụ: kết nối ba đầu vào của phần tử tám đầu vào 8I-KHÔNG với nhau, chúng ta có được phần tử 6I-NOT. Và nếu bạn kết nối tất cả 8 đầu vào với nhau, bạn chỉ nhận được một biến tần, như đã đề cập ở trên.
Điều này hoàn thành việc làm quen với các yếu tố hợp lý. Trong phần tiếp theo của bài viết, chúng tôi sẽ xem xét các thí nghiệm đơn giản nhất với microcircuits, cấu trúc bên trong của microcircuits, các thiết bị đơn giản, chẳng hạn như máy phát xung.
Boris Aladyshkin
Tiếp tục bài viết: Chip logic. Phần 3
Xem thêm tại electro-vi.tomathouse.com
: