Аналоговые и дискретные измерительные устройства сообщение

Обновлено: 09.05.2024

Аналоговые электронные устройства (АУЭ) - это устройства усиления и обработки аналоговых электрических сигналов, выполненные на основе электронных приборов.

Аналоговый сигнал представляет собой непрерывную функцию, с неограниченной по количеству значений в различные моменты времени. Наиболее часто встречающимся аналоговым сигналом являются звуки нашей речи, которые на осциллограммах имеют различные, причудливые формы. Аналоговые сигналы изменяются по тому же закону, что и описываемые им физические процессы.

Группы аналоговых электронных устройств

Следует выделить две большие группы по которым можно классифицировать аналоговые электронные устройства:

усилители - это устройства, которые за счет энергии источника питания формируют новый сигнал, являющийся по форме более или менее точной копией заданного, но превосходит его по току, напряжению, или по мощности. .

устройства на основе усилителей - в основном преобразователи электрических сигналов и сопротивлений.

Преобразователи электрических сигналов (активные устройства аналоговой обработки сигналов) - выполняются на базе усилителей, либо путем непосредственного применения последних со специальными цепями обратных связей, либо путем некоторого их видоизменения. Сюда относят устройства суммирования, вычитания, логарифмирования, антилогарифмирования, фильтрации, детектирования, перемножения, деления, сравнения и др. Преобразователи сопротивлений - выполняются на основе усилителей с обратными связями. Они могут преобразовывать величину, тип, характер сопротивления. Используют их в некоторых устройствах обработки сигналов. Особый класс составляют всевозможные генераторы и связанные с ними устройства.

Цифровые устройства

Основы цифровой электроники берут начало с методов исчисления, правил Булевой алгебры, логических элементов и их применения.

Для построения цифровых систем требуются элементы памяти для хранения двоичной информации в течение требуемого времени. Основу элементов памяти составляют триггеры.

Одной из наиболее распространенных операций в устройствах цифровой обработки информации является счет импульсов. Эту операцию выполняют счетчики которые по назначению делятся на простые, выполняющие операцию сложения или вычитания и реверсивные.

Регистром называется узел цифрового устройства, служащий для хранения машинного слова или его частей. Обычно регистр имеет дополнительные цепи с помощью которых выполняются микрооперации гашения, прием, выдача и преобразование. Основа регистра - упорядоченная последовательность элементов хранения. В качестве элементов хранения используются триггерные схемы различных типов (RS, JK, D) и их модификации.

К устройствам цифровой кодировки относятся дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры, сумматоры, которые применяются для преобразования сигнала.

Применение ЦИС в РЭС

В общем случае программируемая логическая матрица представляют собой логическую схему для преобразования комбинаций.

Аналого – цифровое и цифро – аналоговое преобразов

В электронных системах одинаково широко используется обработка информации, представленной в аналоговой и цифровой формах. Объясняется это тем, что первичная, исходная информация о различных физических величинах и процессах носит, как правило, аналоговый характер.

Для кратковременного хранения небольших объемов кодовых слов обычно используют регистры. При необходимости длительного хранения или хранения больших объемов информации применяют запоминающие устройства (ЗУ), выполненные на специализированных ИС.

Постоянные ЗУ (ПЗУ)

Постоянные ЗУ предназначены для хранения информации которая остается неизменной в течение всего времени работы устройства. Эта информация не исчезает при снятии напряжения питания.

Микропроцессор - это прибор, изготовленный по высокой степени технологии (или совокупность приборов), который под воздействием программного управления способен выполнять функцию центрального устройства и предназначен для обработки информации и управления процессом этой обработки.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Что такое датчик, аналоговые, дискретные и цифровые датчики

Датчик — это, как правило, источник информации для системы управления, измеряющий определенную физическую величину и преобразующий ее в сигнал, который можно передавать дистанционно и в дальнейшем обрабатывать в измерительных и управляющих системах. Чаще всего это электрический сигнал (изменение напряжения или тока во времени).

Более в глобальном смысле, датчик — это физический или биологический инструмент, чаще всего являющийся составной частью более крупной системы, задачей которой является улавливание сигналов из окружающей среды и их распознавание.

Датчик на современном автоматизированном промышленном предприятии

В автоматических системах каждый регулятор имеет измерительное устройство, контролирующее величину параметра.

Любое измерение осуществляется чувствительными органами, реагирующими на изменение измеряемой величины.

Например, измерение температуры может быть произведено термометром сопротивления, состоящим из металлической проволоки. Сопротивление этой проволоки зависит от температуры. Каждой температуре соответствует определенное сопротивление. Поэтому, измеряя сопротивление, можно определить температуру.

Измерение давления можно производить манометрической пружиной. Каждому давлению внутри пружины соответствует определенная ее деформация. Измеряя деформацию пружины, можно судить о давлении.

Проволока термометра сопротивления и пружина манометра являются чувствительными органами. Чувствительный орган воспринимает изменение контролируемой величины и преобразует это изменение в изменение другой величины. Поэтому чувствительный орган называют также преобразователем или воспринимающим органом.

В автоматических системах к измерителю предъявляются специфические требования. В этом случае недостаточно, чтобы значение измеренного параметра было указано стрелкой или цифрой, а нужно, чтобы это значение было передано на следующий за измерителем узел системы. Поэтому все измерения в автоматических системах производятся датчиками.

Датчиком называется преобразователь контролируемой или регулируемой величины в выходной сигнал, удобный для дистанционной передачи и дальнейшего использования.

По структуре датчики состоят из одного или нескольких элементарных преобразователей, соединенных в единую систему. Важнейшим из них является первый преобразователь, воспринимающий контролируемую величину.

В датчиках различают входную величину, действующую на датчик, и выходную величину, которая является информацией для всех следующих за датчиком элементов системы.

Для термометра сопротивления входной величиной будет температура, а выходной — сопротивление. Для манометрической пружины входной величиной будет давление, а выходной — деформация.

Все датчики делятся на аналоговые, дискретные и цифровые. Это зависит от типа выходной величины (выходного сигнала) датчика.

Дискретные датчики выдают дискретный (прерывистый) выходной сигал, а аналоговые - непрерывный сигнал. Выходные сигналы обоих типов датчиков должны быть преобразованы в цифровой формат (так как компьютерная техника обрабатывает только цифровые данные).

Подробно о различных видах сигналов смотрите здесь: Аналоговые, дискретные и цифровые сигналы

Аналоговые датчики генерируют выходной сигнал в виде непрерывно изменяющегося напряжения или тока.

Например, аналоговый звуковой датчик может иметь выходной аналоговый сигнал в виде изменяющегося напряжения в диапазоне от 0 до 5 вольт (вольт).

Когда датчик не обнаруживает звука, его выходной сигнал равен 0 В, а когда он обнаруживает самый громкий звук, выходное напряжение составляет 5 В. Такой звуковой датчик может обнаруживать звуковые волны любой интенсивности в пределах своего рабочего диапазона.

Аналоговые датчики более точны, поскольку непреобразованный сигнал имеет более высокое разрешение. К сожалению, аналоговый сигнал более подвержен помехам. Преобразование аналогового сигнала в цифровой влечет за собой потерю данных.

Наиболее простые - дискретные датчики. Они использовались с момента изобретения автоматических систем релейной логики, задолго до распространения программируемых логических контроллеров (ПЛК).

Каждый дискретный датчик передает сигнал ноль-единица (отключено - включено), что позволяет блоку ПЛК игнорировать уровни аналогового срабатывания, мертвые зоны сигнала, время обнаружения и другие параметры, препятствующие измерению.

Цифровые датчики генерируют сигналы, состоящие из отдельных битов. Биты могут быть объединены в строки для формирования байтов, состоящих из n битов, передаваемых параллельно.

Примером цифрового датчика является оптический инкрементальный энкодер, встроенный в двигатель. Выход этого датчика определяет изменения положения вала двигателя.

Еще одним примером цифрового датчика является цифровой компас. Он определяет направление, в котором он возвращается, отправляя 9-битное чтение в диапазоне от 0 до 359 (сигнал может принимать 360 возможных значений).

Некоторые цифровые датчики на самом деле являются аналоговыми датчиками со встроенными аналого-цифровыми преобразователями. Настоящие цифровые датчики генерируют цифровой сигнал напрямую.

Выходные данные датчика передаются в виде цифрового сигнала - на качество передаваемого сигнала не влияет длина кабеля, его сопротивление или импеданс, электромагнитные помехи.

Пример дискретного, аналогового и цифрового датчиков можно увидеть ниже на фотографиях.

Смеситель с дискретным датчиком движения

Аналоговый датчик температуры

Цифровой датчик влаждности и температуры для устройств на базе Ардуино

Очень часто начинающие электрики путают датчики и реле. На самом деле это разные устройства: Датчики и реле - в чем разница

Еще одной из наиболее часто используемых классификаций датчиков является классификация, учитывающая вид физического явления, которое используется при работе датчика.

Принимая во внимание способ генерации измерительного сигнала, датчики можно разделить на параметрические и генераторные датчики.

В первой группе датчиков параметр датчика - емкость, индуктивность, сопротивление - также изменяется при изменении измеряемой величины. Такое решение требует вспомогательного источника энергии, включаемого в электрическую цепь, обеспечивающего изменение ее параметров в результате входного сигнала.

К наиболее важным электрическим параметрическим датчикам относятся индуктивные и емкостные датчики, а также термометры сопротивления, фоторезисторы, магниторезисторы и др.

С другой стороны, в датчиках генерации электроэнергии эффектом измеряемой величины на выходе является электрический сигнал. К этой категории относятся, в первую очередь, пьезоэлектрические датчики, термопары, датчики Холла и др.

В качестве датчиков могут быть использованы элементы, у которых между входной и выходной величинами существует однозначная зависимость, т. е. такие элементы, у которых каждому значению входной величины соответствует только одно определенное значение выходной величины.

Зависимость между установившимися значениями входной и выходной величин называется статической характеристикой датчика. Каждый датчик характеризуется своей чувствительностью и разрешающей способностью.

Датчик стараются использовать только в той области, где его статическая характеристика представляет собой прямую линию. В этом случае чувствительность имеет постоянное значение на всем диапазоне измерений.

Светодиодный светильник с датчиками движения и освещенности

Разрешающей способностью или порогом чувствительности называют то наименьшее значение входной величины, которое вызывает изменение выходного сигнала, превышающее уровень шумов на выходе датчика.

Для получения качественных результатов измерения необходимо, чтобы датчик не оказывал существенного влияния на входную величину.

При измерении, например, температуры термометром сопротивления необходимо, чтобы тепло, выделяемое чувствительным элементом, не искажало измеряемой температуры в точке замера.

В случае измерения числа оборотов мощность, которую потребляет тахогенератор, должна быть намного меньше мощности, передаваемой валом, чтобы обороты вала не изменялись при присоединении тахогенератора.

Существуют датчики, в которых совершается только одно преобразование.

Например, в термометре сопротивления изменение температуры преобразуется в изменение сопротивления. Имеются также датчики, в которых совершается два или более последовательных преобразований.

Так, в датчике, определяющем скорость потока, состоящем из проволочки, обтекаемой током, изменение входной величины — скорости потока — преобразуется в изменение температуры датчика, а изменение температуры — в изменение сопротивления. Сопротивление и является выходной величиной.

Примеры использования датчиков:

Надежная работа устройства, машины, автоматической системы в значительной степени зависит от правильного выбора и использования соответствующих датчиков: Выбор датчиков, основные принципы и критерии выбора

Термопара для измерения температуры в электрическом котле

В автоматических системах наиболее часто используются датчики температуры, самым популярным видом которых являются термопары.

Термопара используется для замера температуры и состоит из двух проводников, сделанных из различных материалов и называемых термоэлектродами.

При замере температуры на одном конце термопары (называемым свободным) поддерживается постоянная температура, а другой конец (называемый рабочим) помещается в среду, температура которой измеряется.

При использовании в качестве носителя информации электрических сигналов возможны две её формы:

1) аналоговая – электрический сигнал аналогичен исходному в каждый момент времени, т.е. непрерывен во времени. Температура, давление, скорость изменяются по непрерывному закону – датчики преобразуют эти величины в электрический сигнал, который изменяется по такому же закону (аналогичен). Величины, представленные в такой форме, могут принимать бесконечно много значений в каком-то диапазоне.

2) дискретная — импульсная и цифровая – сигнал представляет собой последовательность импульсов, в которых закодирована информация. При этом кодируются не все значения, а только в конкретные моменты времени – дискретизация сигнала.

Импульсный режим работы — кратковременное воздействие сигнала чередуется с паузой.

По сравнению с непрерывным (аналоговым), импульсный режим работы имеет ряд преимуществ:

— большие значения выходной мощности на такой же объем электронного устройства и более высокий коэффициент полезного действия;

— повышение помехоустойчивости, точности и надежности электронных устройств;

— реализация импульсных устройств на однотипных элементах, легко выполняемых методом интегральной технологии (на микросхемах).

На рисунке 10.3 а представлены способы кодирования непрерывного сигнала прямоугольными импульсами – процесс модуляции.

Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ) — амплитуда импульсов пропорциональна входному сигналу.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — ширина импульсов tимп пропорциональна входному сигналу, амплитуда и частота импульсов постоянны.

Частотно-импульсная модуляция (ЧИМ) — входной сигнал определяет частоту следования импульсов, которые имеют постоянную длительность и амплитуду.

Наиболее распространены импульсы прямоугольной формы. На рисунке 10.3, б приведена периодическая последовательность прямоугольных импульсов и их основные параметры. Импульсы характеризуются следующими параметрами: U_м — амплитуда импульса; t_имп — длительность импульса; t_паузы — длительность паузы между импульсами; T_п = t_и + t_п — период повторения импульсов; f = 1/T_п — частота повторения импульсов; Q = T_п /t_и — скважность импульсов.

Рисунок 9.3 – а) Способы кодирования непрерывного сигнала прямоугольными импульсами, б) Основные параметры прямоугольных импульсов

Наряду с прямоугольными импульсами в электронной технике широко применяются импульсы пилообразной, экспоненциальной, трапециидальной и другой формы.

Цифровой режим работы — информация передается в виде числа, которому соответствует определенный набор импульсов (цифровой код), при этом существенно только наличие или отсутствие импульса.

Это обусловлено удобством создания, обработки, хранения и передачи сигналов, представленных в двоичной системе: ключ замкнут – разомкнут, транзистор открыт – закрыт, конденсатор заряжен – разряжен, магнитный материал намагничен – размагничен и т.д.

Цифровая информация представляется двумя способами:

2) импульсным — двоичным переменным соответствует наличие или отсутствие электрических импульсов в определённые моменты времени.

Список литературы

Аналоговые электронные устройства (АУЭ) — это устройства усиления и обработки аналоговых электрических сигналов, выполненные на основе электронных приборов.

Группы аналоговых электронных устройств

Следует выделить две большие группы по которым можно классифицировать аналоговые электронные устройства:

усилители — это устройства, которые за счет энергии источника питания формируют новый сигнал, являющийся по форме более или менее точной копией заданного, но превосходит его по току, напряжению, или по мощности. .

устройства на основе усилителей — в основном преобразователи электрических сигналов и сопротивлений.

Преобразователи электрических сигналов (активные устройства аналоговой обработки сигналов) — выполняются на базе усилителей, либо путем непосредственного применения последних со специальными цепями обратных связей, либо путем некоторого их видоизменения. Сюда относят устройства суммирования, вычитания, логарифмирования, антилогарифмирования, фильтрации, детектирования, перемножения, деления, сравнения и др. Преобразователи сопротивлений — выполняются на основе усилителей с обратными связями. Они могут преобразовывать величину, тип, характер сопротивления. Используют их в некоторых устройствах обработки сигналов. Особый класс составляют всевозможные генераторы и связанные с ними устройства.

Регистром называется узел цифрового устройства, служащий для хранения машинного слова или его частей. Обычно регистр имеет дополнительные цепи с помощью которых выполняются микрооперации гашения, прием, выдача и преобразование. Основа регистра — упорядоченная последовательность элементов хранения. В качестве элементов хранения используются триггерные схемы различных типов (RS, JK, D) и их модификации.

Применение ЦИС в РЭС

Аналого – цифровое и цифро – аналоговое преобразов

Постоянные ЗУ (ПЗУ)

Микропроцессор — это прибор, изготовленный по высокой степени технологии (или совокупность приборов), который под воздействием программного управления способен выполнять функцию центрального устройства и предназначен для обработки информации и управления процессом этой обработки.

Введение

Исторически электронные измерительные приборы развивались как приборы для радиоизмерений. Однако, по мере своего развития, благодаря ряду существенных преимуществ, эти приборы образовали самостоятельный класс измерительных устройств, используемых в настоящее время в различных областях науки и техники и представляют собой важнейшую группу средств электрических измерений.

Простота, высокая точность, широкий частотный диапазон, наглядность показаний и регистрации, разнообразие типов определили их превосходство в производстве всех остальных средств измерений.

Выполнение современных требований, предъявляемых к измерительным приборам наукой и промышленностью, немыслимо без широкого использования электроники, обеспечивающей высокую стабильность и хорошие эксплуатационные показатели электронных измерительных приборов.

Большинство электронных измерительных приборов выполняются на транзисторах и интегральных схемах.

Точность ЭИП не уступает, а в некоторых случаях превосходит показатели электромеханических приборов. А по потреблению энергии от измерительной цепи и частотному диапазону эти приборы вообще не могут конкурировать с электронными приборами.

Рабочая программа.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет. 8842 — | 7556 — или читать все.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Цифровыми измерительными приборами (ЦИП) называют такие приборы, которые в соответствии со значением измеряемой величины образуют код, а затем в соответствии с кодами измеряемую величину представляют на отсчетном устройстве в цифровой форме.

Код может подаваться в цифровое регистрирующее устройство, вычислительную машину или другие автоматические устройства, что обусловило широкое практическое применение этих приборов в технике. Например, такие электронные аналоговые приборы, как частотомеры и фазометры, вытесняются цифровыми приборами, которые обладают относительной простотой преобразования этих параметров в кодовый сигнал.

ЦИП обладает рядом преимуществ: объективность и удобством отсчета результата измерения; возможностью измерений с высокой точностью при полной автоматизации процесса измерения; высокой быстротой действия и чувствительностью; возможностью дистанционной передачи результатов в виде кода без потерь точности; сочетанием ЦИП с вычислительными и различными автоматическими устройствами.

К недостаткам ЦИП относятся сложность, (следовательно, малая надежность, и высокая стоимость), но развитие микроэлектроники устраняют эти недостатки.

Особенно плодотворные результаты дает использование микропроцессоров, которые позволяют осуществлять, например, такие функции, как автоматическая коррекция систематических погрешностей, диагностика неисправностей, обработка полученных данных, управление отдельными узлами ЦИП и т.д.

Принцип работы ЦИП основан на дискретном представлении непрерывных величин.

ЦИП состоит из двух обязательных узлов: аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и цифрового отсчетного устройства (ОУ).

АЦП выдает код в соответствии со значением измеряемой величины. Обычно они имеют на выходе двоичный код и могут

ОУ отражает это значение в цифровой форме.

По роду измеряемой величины ЦИП подразделяются на вольтметры, омметры, частотомеры, фазометры, мультиметры (комбинированные), в которых предусматривается возможность измерения нескольких электрических величин и ряда параметров электрических цепей.

По области применения выделяются ЦИП лабораторные, системные и щитовые.

ЦИП устроены сложно, их функциональные части выполняются на основе элементов электронной техники, в основном это интегральные микросхемы. В современных ЦИП функциональные узлы, преобразующие аналоговые сигналы, обычно выполняются на основе микроэлектронных операционных усилителей.

Рассмотрим упрощенно наиболее часто применяемые узлы.

Триггеры– это устройства с двумя состояниями устойчивого равновесия, способными скачкообразно переходить из одного состояния в другое с помощью внешнего сигнала. После такого перехода новое устойчивое состояние сохраняется до тех пор, пока другой внешний сигнал не изменит его.

Пересчетные устройства (ПУ) применяются для выполнения различных задач, например, для деления частоты импульсов, для преобразования число-импульсного кода в двоичный и т.д.

Знаковые индикаторыприменяются для получения показаний в цифровой форме в виде специальных газоразрядных ламп или сегментных знаковых индикаторов (в качестве светящихся элементов используют жидкие кристаллы, светодиоды, полоски электролюминафора и т.п.),

Ключи- это устройства, выполняющие функции выключателей и переключателей. В основном применяются электронные ключи на диодах, транзисторах, и др. элементах электронных схем.

Дешифраторы - это устройства, для преобразования кодов одного вида в другие.

Сравнивающие устройства (СУ) - предназначены для сравнения известной (X1) и неизвестной (Х2) величин и формирования выходного сигнала (у, у1, у2) в зависимости от результатов сравнения.

Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) предназначены для преобразования кода в квантованную величину (напряжения, сопротивление и т.д.).

Цифровые вольтметры

Из числа цифровых измерительных приборов большое распространение получили вольтметры постоянного тока с аналого- цифровыми преобразователями поразрядного сравнения и двойного интегрирования. На рис.1 показана структурная схема цифрового вольтметра с преобразователем поразрядного сравнения.

Рисунок 1 – Структурная схема цифрового вольтметра

Измеряемое напряжение U_x постоянного тока через делитель напряжения, выполняющий функцию масштабного преобразователя, поступает в схему сравнения. При наличии разрешающего сигнала на выходе источника опорного напряжения схема управления (на рисунке не показана) выдает сигнал для преобразования напряжения в частоту. После преобразования импульсы через счетчик подаются на цифровой дисплей.

Цифровыми вольтметрами постоянного тока можно измерять напряжения в диапазоне от 1 мкВ до 1000 В с погрешностью не хуже 0,1%.

Цифровые вольтметры переменного тока строят, в основном, по принципу предварительного преобразования напряжения переменного тока в постоянное с последующей его обработкой в схеме вольтметра постоянного тока.

В зависимости от способа аналого-цифрового преобразования, используемого в приборе, и вида преобразователя переменного тока в постоянный, цифровые вольтметры переменного тока бывают средних, действующих и амплитудных значений напряжений.

Особенностью цифровых вольтметров переменного тока является меньшая по сравнению с вольтметрами постоянного тока точность измерений.

Цифровые частотомеры

Принцип действия частотомера (рис.2) основан на подсчете импульсов частотой f_x за интервал времени t_ин.

Генератор импульсов заданной длительности ГИЗД через триггер Т открывает ключ К на время t_ин. За это время импульсы частотой f_x, сформированные формирователем Ф, пройдут на вход пересчетного устройства ПУ в количестве N=tин/T_x= t_инf_x.

Рисунок 2 – Структурная схема цифрового частотомера

Вопросы

1. Дайте определение цифровым измерительным приборам

2. На чем основан принцип действия цифровых измерительных приборов?

3. В чем состоит назначение аналого-цифрового преобразователя?

4. Дайте определение триггеру.

5. Для какой цели используют дешифратор?

6. В чем состоит назначение сравнивающего устройства?

7. Что такое порог чувствительности сравнивающего устройства?

8. Какой вид цифровых вольтметров получил наибольшее распространение?

9. В какой параметр преобразуется величина напряжения в цифровом вольтметре?

10. На чем основан принцип действия цифрового частотомера?

Тема13 Логические устройства

1. Представление информации двоичными кодами.

2. Логические элементы.

3. Маркировка логических микросхем

1. Представление информации двоичными кодами.

Логические элементы.

Логические схемы предназначены для реализации различных функций алгебры логики и реализуются с помощью трех базовых логических элементов (вентилей, логических схем или так называемых переключательных схем). Они воспроизводят функции полупроводниковых схем.

Логические функции отрицания, дизъюнкции (логическое сложение) и конъюнкции (логическое умножение) реализуют, соответственно, логические схемы, называемые инвертором, дизъюнктором и конъюнктором (рис.1).

Из указанных простейших базовых логических элементов конструируют сложные логические схемы ЭВМ, например, сумматоры, шифраторы, дешифраторы и др.

Большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы содержат в своем составе (на кристалле кремния площадью в несколько квадратных сантиметров) десятки тысяч элементов.

Это возможно потому, что базовый набор логических схем (инвертор, конъюнктор, дизъюнктор) является функционально полным (любую логическую функцию можно представить через эти базовые операции).

Рисунок 1 – Логические схемы

Принцип действия логических схем принято пояснять таблицами истинности, которые отражают функциональную зависимость выхода (Q) от входов (А, В, С и т.д.). Наличие сигнала отражается 1, его отсутствие 0.

1. Элемент НЕ (инвертор)

Рисунок 2 – Условное обозначение элемента "НЕ"

Электронный логический элемент НЕ имеет на выходе сигнал логической 1, если на входе 0 и логического 0, если на входе логическая 1. Работу схемы отражает таблица истинности:

2. Элемент И (конъюнктор)

Рисунок 3 – Условное обозначение элемента "И" с двумя входами.

Электронный логический элемент И имеет на выходе сигнал логической 1, соответствующий значению "истина" только тогда, когда на все его входы (два или более) поданы сигналы логической единицы; в противном случае на выходе этого элемента будет логический 0, соответствующий значению "ложь". Работу схемы отражает таблица истинности:

3. Элемент ИЛИ (дизъюнктор).

Рисунок 4 – Условное обозначение элемента "ИЛИ" с двумя входами

Электронный логический элемент, на выходе которого логический 0 (значение "ложь") появляется только тогда, когда на все его выходы (два и более) поданы сигналы логического 0; во всех остальных случаях на выходе появляется логическая 1 (значение "истина"). Этот элемент реализует логическую операцию ИЛИ. Работу схемы отражает таблица истинности:

4. Элемент И-НЕ (штрих Шеффера).

Рисунок 5 – Условное обозначение элемента "И-НЕ" с двумя входами

Электронная логическая схема, в которой выходной сигнал имеет уровень логической 0 (ложь) только тогда, когда на всех ее входах действуют сигналы логической 1. Во всех других случаях на его выходе появляется логическая 1. Работу схемы отражает таблица истинности:

5. Элемент ИЛИ-НЕ (стрелка Пирса).

Рисунок 6 – Условное обозначение элемента "ИЛИ-НЕ" с двумя входами

Электронная логическая схема, на выходе у которой появляется логическая 1 только тогда, когда на все ее входы поданы сигналы логического 0, а в любых других случаях на выходе схемы действует уровень логического 0.

6. Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

Рисунок 7 – Условное обозначение элемента "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" с двумя входами

Электронный логический элемент, выходной сигнал которого равен 1 только в тех случаях, когда один из входных сигналов равен логической 1, а остальные - логическому 0. называется элементом отрицания эквивалентности. Его можно использовать, как простой цифровой компаратор, используется как контроль на четность. Элемент выполняет операцию сложения по модулю 2. для суммы по модулю 2 с любым количеством входов на выходе будет:

7. Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ

Рисунок 8 – Условное обозначение элемента "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ" с двумя входами

Электронный логический элемент, выходной сигнал которого равен логическому 0 только в тех случаях, когда один из входных сигналов равен 1, а остальные - логическому 0. В противном случае выходной сигнал равен логической 1. Этот элемент реализует логическую операцию эквивалентности, т.е. на выходе будет:

Сигнал, выработанный одним логическим элементом, можно подавать на вход другого логического элемента. Это дает возможность образовывать цепочки из отдельных логических элементов. Цепочку из логических элементов будем называть логическим устройством. Схемы, соответствующие таким устройствам, называют функциональными.

На рис. 9 показан пример такой цепочки.

Рисунок 9 – Логическое устройство, собранное на элементах ИЛИ и И

В этом устройстве выполняется операция логического сложения А и В, А затем логическое умножение результата на С. Таблица истинности будет иметь вид:

А	В	С	Q
0	0	0	0
0	0	1	0
0	1	0	0
0	1	1	1
1	0	0	0
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	1	1

При составлении таблицы истинности, столбцы А, В, С заполняются стандартно: первая строчка соответствует двоичному коду десятичного числа 0, вторая строчка - двоичному коду десятичной 1, третья – двоичный код числа 2, четвертая – двоичный код числа 3 и т.д. Значения выхода находят как результат логических операций.

Читайте также: