Цель работы:

Ознакомление с основными характеристиками логических элементов и основами синтеза логических схем.

Устройства, реализующие функции алгебры логики, называют логическими, или цифровыми, и классифицируют по различным отличительным признакам. Так, по характеру информации на входах и выходах логические устройства подразделяют на устройства последовательного, параллельного и смешанного действия, а по схемному решению и характеру связи между входными и выходными переменными с учетом их изменения по тактам работы – на комбинационные и последовательностные.

Таблица 1 - Формы отображения основных логических функций

Задание 1

Соберем схему для испытания основных и базовых логических элементов и установим их параметры или режимы работы.

Рисунок 1 - Схема для испытания основных и базовых логических элементов

Перечень используемых приборов:

•         Е1 - генератор прямоугольных сигналов Е1 с амплитудой Е = 5 В,

длительностью импульса tи = 0,16 с и периодом Т = 4 с;

•         XLA1 - логический анализатор;

•         S1 – S9 – ключи однополюсные;

•         Х1 – Х5 – пробники;

•         U1 – логический элемент OR;

•         U2 - логический элемент AND;

•         U3 - логический элемент NOT;

•         U4 - логический элемент NAND;

•         U5 - логический элемент NOR.

Таблица 2 – Комбинации аргументов

ИЛИ (OR)  И (AND)     НЕ (NOT)   И - НЕ (NAND)   ИЛИ–НЕ (NOR)

х1      х2      y        x1      x2      y        x        y        x1      x2      y        x1      x2          y

0        0        0        0        0        0        0        1        0        0        1        0        0          1

0        1        1        0        1        0                            0        1        1        0        1          0

1        0        1        1        0        0        1        0        1        0        1        1        0          0

1        1        1        1        1        1                            1        1        0        1        1          0

Рисунок 2 – Логический анализатор при схеме s1-s9 (111111111)

Задание 2

Соберем схему для реализации логической функции у с тремя аргументами а, b и c согласно варианта 8.

y = (b+ac)(a+bc)(a+b+c)

Потребуется:

•         три инвертора NOT;

•         два конъюнктора AND с двумя входами;

•         три дизъюнктора OR;

•         конъюнктор  AND c тремя входами.

•         источник прямоугольных сигналов Е1;

•         ключ 1;

•         логический пробник Х.

Соберем схему.

Рисунок 3 – Схема логической функции у

При замыкании ключа S1 пробник засвечивается, то есть выходной сигнал функции у равен логической единице.

Таблицы истинности:

NOT -  y = a

AND -   y = ab

OR -   y = a+b

Выводы

Устройства, реализующие функции алгебры логики, называют логическими, или цифровыми.

В комбинационных устройствах значения (0 или 1) сигналов на выходах в каждый конкретный момент времени полностью определяются значениями (комбинацией, набором) действующих в данный момент цифровых входных сигналов.

Анализ комбинационных устройств удобно проводить с помощью алгебры логики, оперирующей только с двумя понятиями: истинным (логическая 1) и ложным (логический 0).

В результате, функции, отображающие информацию, принимают в каждый момент времени только значения 0 или 1. Такие функции называют логическими, а сигналы (входные и выходные переменные) – двоичными (бинарными).

Схемные элементы, при помощи которых осуществляется преобразование поступающих на их входы двоичных сигналов и непосредственное выполнение предусмотренных логических операций, называют логическими устройствами.

Функции алгебры логики (ФАЛ), иногда называемые переключательными функциями, обычно представляют в алгебраической форме (в виде математического выражения), например yi = (x0 ∧ x1) ∨ (x1 ∧ x2), или в виде таблиц истинности (комбинационных таблиц).

Таблица истинности содержит всевозможные комбинации бинарных значений входных переменных с соответствующими им бинарными значениями выходных переменных.

Список использованных источников

1. Марченко А. Л., Освальд С. В. Лабораторный практикум по электротехнике и электронике в среде Multisim. Учебное пособие для вузов. – М.: ДМК Пресс, 2010. – 448 с.: ил.

2. Multisim. Руководство пользователя. // пер. с англ. - National Instruments Corporation, 2007. – 491 с.

   * Среда NI Multisim 11.0.2.