Поиск неисправностей в электронике - [65]
Рис. 7.2.Схема логического И
На рис. 7.3 представлен упрощенный пример схемы логического И.
Рис. 7.3.Использование логического И в микроволновой печи
В большинстве микроволновых печей есть выключатель, представляющий собой кнопку без фиксации. Как может печь продолжать работать при установленном таймере и кнопке Пуск, которая была нажата, а затем отпущена? Очевидно, что этого не добиться с помощью только функции И. В современных микроволновых печах эта операция осуществляется при содействии микропроцессора. Мы рассмотрим эту тему в главе 9. Для учебных целей мы подробнее остановимся на том, как можно управлять микроволновой печью с помощью цифровых логических схем.
Логика ИЛИ
При применении кнопки в микроволновой печи можно сформулировать проблему следующим образом. Магнетрон должен быть включен, если:
♦ таймер установлен И нажимается кнопка Пуск;
♦ таймер установлен И магнетрон уже включен.
Обратите внимание, что пока выражение А или В истинно, выход должен быть «истина». Только если А и В «ложь», выход будет «ложь».
На рис. 7.4 приведены обозначение и таблица истинности для логической функции ИЛИ.
Рис. 7.4.Схема логического ИЛИ
На рис. 7.5 показана полная логическая схема управления микроволновой печью.
Рис. 7.5.Управляющая логика микроволновой печи
Логика НЕ
Третий базовый элемент цифровой логики — это функция, которая позволяет инвертировать логический сигнал или найти его дополнительную величину. Часто необходимо показать, что событие не случилось. В примере с микроволновой печью мы НЕ услышим звуковой сигнал, и дисплей не перейдет в режим часов до тех пор, пока не истечет предварительно установленное время работы.
На рис. 7.6 приводится символическое обозначение инвертора, таблица истинности и пример случая, когда таймер не включен.
Рис. 7.6. Инвертор
Обычный способ показать инверсию сигнала заключается в знаке «!» перед названием сигнала или чертой над названием сигнала. Это обозначение часто используется также для того, чтобы показать, что активный уровень сигнала низкий. Например, если вход схемы обозначен! RESET, это означает, что вход будет иметь низкий уровень при нажатии кнопки RESET. Инвертор может иметь только один вход и один выход.
Схемы И-НЕ и ИЛИ-НЕ
Схема И-НЕ — комбинация функции И, а также функции НЕ. Ее можно представлять как схему И с активным низким выходом, который имеет низкое значение только тогда, когда все входные сигналы высокие. На рис. 7.7 показано обозначение и таблицу истинности для двухвходовой схемы НЕ-И.
Рис. 7.7.Схема И-НЕ
Комбинация функции ИЛИ и функции НЕ-схема ИЛИ-HE. Она выполняет операцию логическое ИЛИ над двумя входными сигналами и затем инвертирует выходной сигнал. Выходной сигнал будет иметь низкий уровень, когда хотя бы один (или оба) из входных сигналов имеет высокий уровень. На рис. 7.8 показано обозначение и таблица истинности для двухвходовой схемы ИЛИ-НЕ.
Рис. 7.8. Схема ИЛИ-НЕ
При необходимости схемы могут выполнять операции с более чем двумя входами. Например, устройство управления микроволновой печи может иметь некоторые ограничения на работу — от замка двери и т. п. Другими словами, магнетрон не будет включаться до тех пор, пока не выполнены условия: таймер установлен, нажата кнопка пуска и дверь закрыта. Мы имеем здесь три переменных. с которыми выполняется операция И, что лучше всего можно реализовать с помощью схемы И с тремя входами. На рис. 7.9 показана схема И-НЕ, ее таблица истинности и способ применения ее в устройстве управления микроволновой печи.
Рис. 7.9.Схема И-НЕ с тремя входами
Исключающее ИЛИ
Последний тип логической функции — это Исключающее ИЛИ. Таблица истинности этой функции похожа на таблицу ИЛИ, но здесь два высоких входных сигнала дают низкий уровень на выходе, как показано на рис. 7.10. Эта схема может использоваться для сравнения уровней двух логических сигналов с целью определения, одинаковы ли они. Если выход 0, они одинаковы. Если выход 1, они разные.
Рис. 7.10.Схема Исключающее ИЛИ
Другой вариант использования функции Исключающее ИЛИ состоит в избирательном инвертировании или не инвертировании сигнала. Посмотрите на временную диаграмму на рис. 7.11.
Рис. 7.11. Временная диаграмма схемы Исключающее ИЛИ
Когда управляющий вход имеет низкий уровень, то выходной сигнал совпадает с входным. Если на управляющий вход подан высокий уровень, входной сигнал инвертируется. Когда сигнал является управляющим, как в этом примере, его помечают, чтобы показать, какой режим должна давать схема при высоком уровне управляющего сигнала и какой при низком. В этом примере название управляющего сигнала INVERT/BUFFER (инвертирование/буферизация). Это означает, что если сигнал на этой линии имеет высокий уровень, то входной сигнал инвертируется, если же этот сигнал имеет низкий уровень, то происходит простая передача (буферизация) сигнала.
Буфер представляет собой устройство, которое дает на выходе такой же логический уровень, как на входе, но при необходимости может обеспечивать дополнительный ток.
Концепции построения цифровых устройств не новы. Множество несложных приборов построено сегодня на цифровых интегральных микросхемах. После появления цифровых интегральных микросхем (ЦИМС) для реализации цифровых логических схем были выбраны несколько технологий. Каждая из них применяется при производстве деталей определенных групп. Этот раздел рассматривает серии, которые могут с наибольшей вероятностью встретиться в оборудовании, выпущенном за последние 25 лет.
