Цифровые устройства и логические элементы

Цифровое устройство - техническое устройство или приспособление, предназначенное для получения и обработки информации, используя цифровые технологии.

Физически цифровое устройство может быть выполнено на различной элементной базе: электромеханической (на электромагнитных реле),
электронной (на диодах и транзисторах),
микроэлектронной (на микросхемах), оптической.

Ввиду достижений микро- и наноэлектроники, широкое распространение получили цифровые устройства на микроэлектронной элементной базе.
Сотовые телефоны, цифровые фотоаппараты, цифровые видеокамеры, веб-камеры, компьютеры, цифровое телевидение, DVD-проигрыватели.
Применение

Логические элементы
Логический элемент – это электронная схема, которая имеет один или больше входов X, реализующая на каждом выходе соответствующую логическую функцию Y от входных переменных.
Логические элементы являются важнейшей составной частью устройств цифровой (дискретной) обработки информации – цифровых измерительных приборов, устройств автоматики и ЭВМ.

Логические элементы
выполняют на базе электронных устройств, работающих в ключевом режиме.
В связи с этим цифровая информация представляется в виде логической переменной, принимающей всего два различных значения: логическая 1 – истинно
логический 0 – ложно

Логические преобразования

Логические преобразования

Логические преобразования

Тип логических элементов
Логические элементы И и ИЛИ могут быть реализованы на основе:
релейно – контактных элементов;
диодных ключей.
Элемент НЕ представляет собой транзисторный ключ с инвертирующими свойствами.

РЕАЛИЗАЦИЯ ЛОГИЧЕСКого ЭЛЕМЕНТа ?

РЕАЛИЗАЦИЯ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

РЕАЛИЗАЦИЯ ЛОГИЧЕСКого ЭЛЕМЕНТа?

РЕАЛИЗАЦИЯ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Логический элемент «ИЛИ»

Схема логического элемента «ИЛИ»
На каждый из входов может подаваться сигнал в виде какого-то напряжения (единица) или его отсутствия (ноль).
На резисторе R появится напряжение при его появлении на каком – либо из диодов.

Логический элемент «И»

Логический элемент «И»
Если хотя – бы к одному из входов будет сигнал равный нулю, то через диод будет протекать ток.
Падение напряжения на диоде стремится к нулю, соответственно на выходе тоже будет ноль.
На выходе сможет появится сигнал только при условии, что все диоды будут закрыты, то есть на всех входах будет сигнал.

Логический элемент «НЕ»

В логическом элементе «НЕ»
используют транзистор
При наличии положительного напряжения на входе х=1 транзистор открывается и напряжение его коллектора стремится к нулю.
Если х=0 то положительного сигнала на базе нет, транзистор закрыт, ток не проходит через коллектор и на резисторе R нет падения напряжения, соответственно на коллекторе появится сигнал Е.

Логический элемент «ИЛИ-НЕ»

Логический элемент «ИЛИ-НЕ»
При создании различных схем на логических элементах часто применяют элементы комбинированные. В таких элементах совмещены несколько функций.
Здесь диоды Д1 и Д2 выполняют роль элемента «ИЛИ», а транзистор играет роль инвертора.

Логический элемент «ИЛИ – НЕ»

Элемент И – НЕ
Чтобы реализовать элемент И – НЕ, к диодному ключу добавляют инвертор на транзисторе. Такая схема называется диодно-транзисторной логикой (ДТЛ), а логический элемент – ДТЛ – элементом И – НЕ. Использование различных элементов в схемах существенно расширяет ряд логических операций.

Логический элемент «И – НЕ»

Логический элемент «И-НЕ»
Здесь диод Д3 выполняет роль фильтра во избежание искажения сигнала.
Если на вход Х1 или Х2 не подан сигнал (х1=0 или х2=0), то через диод Д1 или Д2 будет протекать ток.
Падение напряжения на нем не равно нулю и может оказаться достаточным для открытия транзистора. Последствием чего может стать ложное срабатывание и на выходе вместо единицы мы получим ноль.
Если в цепь включить Д3, то на нем упадет значительная часть напряжения открытого на входе диода, и на базу транзистора практически ничего не приходит. Поэтому он будет закрыт, а на выходе будет единица, что и требуется при наличии нуля на каком либо из входов

Логический элемент «И-НЕ»