8.06. Пример схемы с вентилями

Теперь попробуйте создать схему, которая решала бы логическую задачу, приведенную в качестве примера в гл. 1 и 2: гудок автомобиля должен включаться, когда открыта любая дверь, а водитель сидит в машине.

Рис. 8.10.

Рис. 8.11.

Ответ будет очевидным, если сформулировать эту задачу таким образом: «На выходе действует ВЫСОКИЙ уровень, если открыта левая ИЛИ правая дверь И водитель сидит в машине», т. е. . Как решать эту задачу с помощью вентилей, показано на рис. 8.10. Выход ИЛИ имеет ВЫСОКИЙ уровень, когда одна ИЛИ другая дверь (или обе вместе) открыты. Если это так И водитель сидит в машине, Q имеет высокий уровень. Добавив транзистор, можно сделать так, чтобы эта схема включала гудок или замыкала контакт реле.

В реальных устройствах ключи, которые вырабатывают входные сигналы, обычно замыкают цепь на землю. (Это делается для сокращения монтажных связей, а также по другим причинам, которые, в частности, связаны с использованием широко распространенных логических элементов типа ТТЛ и вскоре будут рассмотрены.) Это означает, что при открывании дверей сигналы на входах будут иметь НИЗКИЙ уровень, т. е. мы будем иметь входы, использующие отрицательную логику. С учетом этого построим для данного примера новую схему, обозначим ее входы через L, R и S. Сначала здесь нужно определить, действует ли НИЗКИЙ уровень на каком-либо из входов , связанных с дверцами автомобиля, т. е. состояние «оба входа имеют ВЫСОКИЙ уровень» нужно отличать от остальных. Это выполняется с помощью схемы И, следовательно, сигналы L и R нужно подать на входы вентиля И.

Рис. 8.12.

Выход будет иметь НИЗКИЙ уровень, когда любой из входов имеет НИЗКИЙ уровень. Назовем эту функцию ЛЮБОЙ. Теперь определим состояние, когда сигналы ЛЮБОЙ и 5 имеют НИЗКИЕ уровни, т. е. нужно отличить от остальных состояние, когда «оба входа имеют НИЗКИЙ уровень». Эта операция выполняется с помощью вентиля ИЛИ. Полученная схема показана на рис. 8.11. Вместо вентиля ИЛИ мы пользовались вентилем для того, чтобы иметь такой же выход, как и в предыдущей схеме, т. е. ВЫСОКИЙ уровень Q при желаемом состоянии. Но здесь произошло что-то странное: по сравнению с предыдущей схемой вместо вентиля И мы воспользовались вентилем ИЛИ (и наоборот). Этот случай подробно рассмотрим в разд. 8.07.

Упражнение 8.7. Определите, какие функции выполняют схемы, изображенные на рис. 8.12.

Рис. 8.13.

Взаимозаменяемость вентилей.

При построении цифровых схем надо помнить, что из вентиля одного типа можно получить вентиль другого типа. Например, если вам нужен вентиль И, а у вас есть половина стандартной ИМС 7400 ( на два входа), то вы можете произвести замену, как показано на рис. 8.13.

Второй вентиль используется в качестве инвентора, в результате этого получается функция И. Лучше понять эту идею вам помогут следующие упражнения.

Упражнение 8.8. Покажите, как сделать с помощью -входовых вентилей: а) НЕ из вентилей ИЛИ-НЕ, б) ИЛИ из вентилей и в) ИЛИ из вентилей .

Упражнение 8.9. Покажите, как сделать: а) -входовую схему И с помощью схемы И на два входа, б) -входовую схему ИЛИ с помощью схемы ИЛИ на два входа, в) -входовую схему с помощью схем на два входа, г) -входовую схему И с помощью схемы на 2 входа.

Путем многократного использования инвентируемого вентиля (например, ) одного типа можно реализовать любую комбинационную функцию. Однако это не относится к неинвентирующему вентилю, так как с его помощью функцию НЕ никаким способом получить нельзя. Именно по этой причине скорее всего вентили получили наибольшее распространение в логических схемах.