26. Цифровые логические элементы и логические операции.

Основой каждой серии цифровых микросхем является базовый логический элемент. Как правило, базовые логические элементы выполняют операции И-НЕ либо ИЛИ-НЕ и по принципу построения делятся на следующие основные типы: элементы диодно-транзисторной логики (ДТЛ). резистивно-транзисторной логики (РТЛ), транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), эмиттерно-связанной транзисторной логики (ЭСТЛ), микросхемы на так называемых комплементарных МДП структурах (КМДП). Элементы КМДП цифровых микросхем используют пары МДП-транзисторов (со структурой металл - диэлектрик-полупроводник) - с каналами p- и n-типов. Базовые элементы остальных типов выполнены на биполярных транзисторах.

Если на выходе цифровой микросхемы должно появиться напряжение высокого уровня в случае, когда напряжение высокого уровня присутствует хотя бы на одном из входов, то говорят, что данная микросхема выполняет логическую операцию ИЛИ (логическое сложение). Если же логический сигнал на выходе микросхемы должен быть равен произведению логических сигналов на входах микросхемы, то говорят об операции логического умножения. Существует множество других правил обработки сигналов в цифровых микросхемах. Существует даже специальная область математики, которая исследует эти законы, — булева алгебра (по имени английского математика Дж.Буля). Вот почему цифровые микросхемы называют еще и логическими.

Рассмотрим свойства и работу некоторых простейших логических элементов, широко используемых радиолюбителями в конструируемых устройствах.

Логический элемент И (рис. 9,а) имеет два входа и один выход. В верхней части прямоугольника стоит знак & (амперсанд), который обозначает операцию объединения, перемножения. Это значит, что напряжение высокого уровня на выходе присутствует в том и только в том случае, если на обоих входах также напряжения высокого уровня. Это поясняется таблицей истинности, приведенной на рис.9,6.

Логический элемент ИЛИ (рис. 10,а) имеет два входа и один выход. Если хотя бы на одном из входов есть напряжение высокого уровня, то такое же напряжение будет и на выходе (рис. 10,6).

Логический элемент НЕ (рис. 11,а) имеет по одному входу и выходу. Если на вход подать напряжение высокого уровня, то на выходе устанавливается напряжение низкого уровня, и наоборот, т.е. говорят, что входной сигнал инвертируется элементом (рис. 11,6).

Эти три разновидности логических элементов позволяют реализовать любую сколь угодно сложную логическую функцию.