Логические элементы И, ИЛИ, НЕ

2. Логические элементы И, ИЛИ, НЕ

На вход логической части поступают выходные сигналы измерительной части. Обычно это различная комбинация дискретных, в том числе и цифровых, сигналов. Логическая часть формирует выходной дискретный сигнал устройства в целом, который является входным сигналом исполнительной части. Логическая часть содержит обычно несколько логических дискретных элементов. Поэтому появление дискретного сигнала на выходе в общем случае зависит от комбинации входных сигналов. Таких основных комбинаций три - это логические операции ИЛИ, И, НЕ. Условные графические и буквенные обозначения элементов, выполняющих эти операции, даны на рис. 5. 4.
Операция ИЛИ (DW) представляет собой логическое сложение Y = X₁ + X₂ + ... + X_n и показывает, что сигнал на выходе появляется, если есть сигнал X хотя бы на одном из входов. Это достигается параллельным соединением элементов (рис. 5. 4, а). Примером осуществления элемента ИЛИ (DW) является параллельное соединение контактов реле. Как видно из схемы па рис. 5.5, а, сигнал X появляется при срабатывании одного любого или обоих реле.

Рис. 5.4Условное изображение логических операций ИЛИ, И, НЕ.

Рис. 5.5Поясняющие схемы.

Операция И (DX) представляет собой логическое умножение Y = X₁ · X₂ ·... · X_n. Сигнал Y на выходе есть, если имеются сигналы на всех входах. Это соответствует последовательному соединению элементов (рис. 5.4, б). Одним из способов осуществления элемента И (DX) является последовательное соединение контактов реле. Как видно из схемы на рис. 5.5, б, сигнал X на выходе схемы возникает только в том случае, если сработают и замкнут контакты реле KL1 и KL2, а длл этого необходимо одновременное наличие сигналов А и В.
Операция НЕ (DU) выражает логическое отрицание и показывает, что сигнал Y на выходе появляется только тогда, когда нет сигнала X на входе (рис. 5. 4, в). Во всех этих случаях входной сигнал X является аргументом, а выходной сигнал Y - функцией. Одним из примеров элемента HE (DU) является промежуточное реле KL с размыкающим контактом (рис. 5.5 в). Входом этого элемента является обмотка реле, а выходом - его контакт. Сигналом А является плюс оперативного тока, который подводится через кнопку управления SB к обмотке реле KL, а сигналом X - плюс оперативного тока, который подается через контакт KL1 на лампу HLW. Когда кнопка разомкнута, сигнал А отсутствует, а сигнал X имеется, и лампа HLW горит. При кажатии кнопки появляется сигнал А, реле KL срабатывает и, размыкая контакт KL1 снимает сигнал X, вследствие чего лампа HLW гаснет.
Если логическая часть схемы выполняется электромеханическими реле, то рассмотренные логические операции можно осуществить путем соединения их контактов, как показано на рис. 5.5. их телефонных станций.

. Логика - это наука о законах и формах мышления. Математическая логика позволяет формальными методами решать логические задачи. Иногда алгебру логики называют булевой алгеброй по имени английского математика Джорджа Буля, который еще в XIX в. разработал ее основные положения. Первоначально алгебра логики нашла широкое применение при разработке схем автоматически используется при анализе и синтезе логической части устройств автоматики и релейной защиты, а также при разработке электронных цифровых вычислительных машин (ЭЦВМ). В алгебре логики любые функции удобно изображать в виде таблиц истинности.

Для элемента ИЛИ, осуществляющего сложное высказывание (дизъюнкцию n ), таблица истинности двух аргументов приведена в таблице.

Элемент И тоже осуществляет сложное высказывание Y (конъюнкциюn), таблица истинности двух аргументов имеет вид, приведенный в таблице.

Элемент НЕ осуществляет простое высказывание (инверсию), при котором Y истинно только тогда, когда ложен аргумент X, и, наоборот, Y ложно только тогда, когда X истинен.

В системах телемеханики, вычислительной техники, релейной защиты и автоматики применяются также интегральные микросхемы, объединяющие логические элементы ИЛИ и НЕ (ИЛИ - НЕ) и логические элементы И и НЕ (И - НЕ). Их условное обозначение показано на рис.5.6. На выходе логического элемента ИЛИ - НЕ (рис. 5.6, а) появляется сигнал, равный 1, когда все входные сигналы X1, X2 имеют значение 0. На выходе логического элемента И - НЕ сигнал имеет значение 0 (отсутствует) только тогда, когда все сигналы X1, X2 (рис. 5.6, б) имеют значения 1. Такие логические элементы называются комбинационными и обозначаются соответственно DWU и DXU. Они позволяют реализовать все известные комбинационные операции, выполняя всего лишь две элементарные операции ИЛИ - НЕ и И - НЕ. В самом деле, на основе элемента И - НЕ можно выполнить, например, функциональные схемы логических элементов, выполняющих операции НЕ; И; ИЛИ.

Рис. 5.6Условное изображение логических элементов: а) ИЛИ - НЕ, б) И - НЕ.

На рис. 5.7 показаны логические элементы DU, DX, DW, выполненные на микросхеме DXU. Операция НЕ выполняется одним элементом DXU (рис. 5.7, а). Логическое перемножение (операция И) выполняется на основе двойной инверсии логического произведения. Для этой цели используются два элемента DXU (рис. 5.7, б). В самом деле, сигнал на выходе Y появится только тогда, когда сигнал на входе второго элемента DXU отсутствует, а это будет иметь место только при наличии сигналов и X1, и X2 на входе схемы. Для выполнения операции сложения (ИЛИ) требуется три элемента DXU (рис. 5.7, в). В этом случае для получения сигнала на выходе схемы Y достаточно хотя бы на одном из входов конечного элемента DXU иметь сигнал, равный 0. А это будет иметь место при наличии одного из сигналов суммы X1 или X2 на входе схемы. Разумеется, сигнал Y имеется и при наличии обоих сигналов X1 и X2. На основе элементов DWU (ИЛИ - НЕ) и DXU (И - НЕ) выполняют, в частности, логические элементы времени, триггеры, счетчики импульсов, регистры и сумматоры.

Рис. 5.7Логические операции: а) НЕ, б) И, в) ИЛИ, выполненные на комбинационном элементе (микросхеме) DXU.

Сигнал на выходе логического элемента задерживается относительно входного сигнала. Эта задержка определяет не только быстродействие цифровых схем, но и их работоспособность. Время задержки принято определять по уровню 0,5U_вх и 0,5U_вых. При этом задержка переднего фронта импульсного сигнала может отличаться от задержки заднего фронта и в результате длительность импульса на входе оказывается отличной от длительности импульса на выходе.
Мощность, потребляемая логической ИМС, обычно зависит от сигналов, поданных на входы. Для сравнения потребляемой ИМС мощности пользуются понятием средней мощности P_ср, потребляемой базовым логическим элементом во включенном и выключенном состояниях. Это позволяет сравнивать по потребляемой мощности логические ИМС различных серий.

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒