12 Логические элементы

Логические элементы выполняют преобразования информации, которые описываются логическими функциями. Логическая функция и ее аргументы могут принимать только два значения: «0» и «1». Зависимость значений логической функции от значений ее аргументов можно задать с помощью таблицы истинности.

Элементы И, ИЛИ и НЕ (рис. 2.10) составляют функционально полную систему, т.е. из них можно составить любую комбинационную (логическую) схему. Логические элементы, выполненные в виде интегральных схем, обычно реализуют логические функции И-НЕ (функция Шеффера) или ИЛИ-НЕ (стрелка Пирса). Каждый из этих элементов обладает свойством функциональной полноты. Обозначения элементов И-НЕ и ИЛИ-НЕ на функциональных схемах, а также примеры их реализации приведены на рис. 2.10.

Рис. 2.10. Логические элементы:

а – И; б – ИЛИ; в – НЕ; г – трехвходовой И-НЕ; д – трехвходовой ИЛИ-НЕ;

е – принципиальная электрическая схема элемента И-НЕ на ТТЛ;

ж – принципиальная электрическая схема элемента И-НЕ на КМОП

Элементы И на два входа часто используют в качестве ключей (вентилей), которые управляют передачей данных между двумя схемами (рис. 2.11).

При передаче одноразрядных данных (см. рис. 2.11, а) один вход элемента И является информационным, а второй – управляющим. На информационный вход поступают одноразрядные данные D от источника A. Если на управляющем входе сигнал «Передать» равен «0», то на приемник В поступает сигнал «0» независимо от значения данных D. Если сигнал «Передать» равен «1», то сигнал на выходе элемента И совпадает с информационным сигналом и на вход приемника поступают данные D.

Рис. 2.11. Схемы передачи данных:

а – одноразрядных; б – многоразрядных

При передаче многоразрядных данных (см. рис. 2.11, б) каждый разряд данных проходит через отдельный элемент И, а сигнал «Передать» подается одновременно на управляющие входы всех ключей.

13. Триггеры

Триггер – это цифровая электронная схема с двумя устойчи­выми состояниями, которые устанавливаются при подаче соот­ветствующей комбинации входных сигналов и сохраняются.

Кроме бистабильной ячейки в состав триггера входит схема Управления (рис. 2.13). Схема управления – это комбинационная схема, при помощи которой осуществляется запись информации в триггер (изменение состояний триггера). Конкретный вид схемы Управления зависит от типа триггера.

Рис. 2.13. Общая структура триггера

Триггер имеет два выхода: прямой и инверсный (Q и ). Сигналы на выходах триггера всегда имеют различные значения. Если на прямом выходе сигнал равен «1», то на инверсном – «0» и наоборот. Состояние триггера определяется значением сигнала на прямом выходе (Q). Если сигнал на прямом выходе равен «1», то триггер находится в состоянии «1». Можно также сказать, что со­стояние триггера – это информация, записанная в триггере. Таким образом, если триггер находится в состоянии «1», то в нем записана единица.

Триггеры могут быть асинхронными или синхронными. В асинхронных триггерах используются только основные или информационные входы. Изменение состояния асинхронного триггера может происходить в произвольные моменты времени, определяе­мые изменениями сигналов на информационных входах.

В синхронных триггерах кроме информационных входов имеется вход синхронизации. На этот вход подается сигнал синхронизации С, который выполняет функции сигнала, разрешающего переключение триггера из одного состояния в другое. Если сигнал синхронизации С равен «0», то состояние синхронного триггера не изменяется при любой комбинации сигналов на информационных входах. Для переключения синхронного триггера необходимо подать на информационные входы определенную, зависящую от типа триггера, комбинацию сигналов и, кроме того, установить значение сигнала С, равное «1».

Логика переключения триггера определяется его типом и зависит от числа и назначения входов. Наиболее часто в цифровой технике используют RS-, JK-, D- и T-триггеры, а также комбинированные триггеры. Буквами R, S, J, К, D и Т обозначаются информационные входы триггеров (X).