В Бессонов - Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

Рис. 7.6. Логический элемент НЕ:

а) условное графическое обозначение; б) его электрический аналог; в) временные диаграммы электрических процессов; г) таблица состояний (истинности) элемента

Любая сколь угодно сложная логическая функция может быть реализована на наборе логических элементов И, ИЛИ, НЕ.

Помимо рассмотренных логических элементов на практике широко применяют комбинированные элементы, реализующие две (и более) логические операции, например, элементы И-НЕ, ИЛИ-НЕ.

Рассмотрим более подробно логический элемент И-НЕ. Он представляет собой комбинацию элементов И и НЕ, поэтому на его графическом обозначении (рис. 7.7, а ) есть знак « («и кружок на линии выходного сигнала, символизирующий логическое отрицание. Выход один, а входов два или больше. Его электрический аналог изображен на рис. 7.7, б . Когда на входе элемента имеется сигнал высокого уровня — логическая единица (обе кнопки нажаты, реле К1 срабатывает, его контакты К1.1 размыкаются), то на выходе имеется сигнал низкого уровня, — логический ноль (лампочка не светит). Если на входе элемента имеется лишь один сигнал высокого уровня (нажата лишь одна какая-либо кнопка, реле не срабатывает и его контакты К1.1 замкнуты), то на выходе имеется сигнал высокого уровня (лампа светит). Такой вывод подтверждается временной диаграммой и таблицей состояния, показанными на рис. 7.7, в, г .

Рис. 7.7. Логический элемент И-НЕ:

а) условное графическое обозначение; б) его электрический аналог; в) временные диаграммы электрических процессов; г) таблица состояний (истинности) элемента

Если входы элемента И-НЕ соединить вместе и подать на них сигнал высокого уровня (на электрическом аналоге — обе кнопки заменить одной), на выходе элемента будет сигнал низкого уровня. И наоборот, при подаче на объединенный вход сигнала низкого уровня, на выходе элемента будет сигнал высокого уровня.

В этом случае элемент И-НЕ становится инвертором, т. е. логическим элементом НЕ.

Это свойство элемента И-НЕ очень широко используется в приборах и устройствах цифровой техники.

Аналогично можно рассмотреть работу и логического элемента ИЛИ-НЕ.

Однако в составе серий цифровых микросхем имеют более широкое распространение элементы И-НЕ и ИЛИ-HE (нежели элементы И, ИЛИ, НЕ), а также более сложные логические элементы И-ИЛИ-НЕ. На основе любого из этих элементов можно реализовать любую элементарную функцию И, ИЛИ, НЕ. На рис. 7.8 показана реализация функций И, ИЛИ, НЕ с помощью логических элементов И-НЕ и ИЛИ-НЕ.

Рис. 7.8. Реализация функций И, ИЛИ, НЕс помощью логических элементов И-НЕи ИЛИ-НЕ

Микросхема K155ЛA3 находит широкое применение в практике радиолюбителя. С нее и начнем знакомство.

Внешний вид и УГО этой микросхемы показаны на рис. 7.9.

Рис. 7.9. Внешний вид и УГО микросхемы K155ЛA3

Конструктивно она представляет собой пластмассовый корпус прямоугольной формы с 14 пластинчатыми выводами (некоторые микросхемы этой серии имеют по 16 и даже 24 вывода), расположенными вдоль обеих длинных сторон корпуса. Сверху на корпусе есть условный ключ — небольшая круглая метка, означающая местоположение вывода 1 . От него ведут отсчет остальных выводов. Если смотреть на микросхему сверху — со стороны маркировки, — то отсчитывать выводы нужно против движения часовой стрелки, а если снизу — по часовой стрелке. Такое правило распространено на все микросхемы.

Микросхема К155ЛАЗ состоит из 4 логических элементов 2И-НЕ (цифра 2 указывает число входов каждого элемента), питающихся от общего внешнего источника напряжения постоянного тока. Каждый ее логический элемент работает самостоятельно.

Выделить элементы нетрудно по номерам выводов, проставленным на графическом схемном обозначении микросхемы. Так, входные выводы 1, 2 и выходной вывод 3 относятся к одному из ее элементов, например, первому, входные 4, 5 и выходной 6 — ко второму элементу и т. д. Необозначенные на рис. 7.9, б выводы 7 и 14 микросхемы служат для подачи питания на все элементы. Эти выводы не принято изображать на схеме, чтобы ее не загромождать линиями питания, а также потому, что элементы обычно располагают на принципиальной электрической схеме устройства не слитно, как на рис. 7.9, б , а раздельно в разных участках. Цепи же питания элементов остаются общими. Причем для микросхемы K155ЛA3 вывод 14 должен быть соединен с плюсовым, а вывод 7 — с минусовым полюсами источника питания.

Микросхема K155ЛA3, как и все другие микросхемы этой серии, рассчитана на питание от источника постоянного тока напряжением 5 В ±5 %. Можно использовать и батарею гальванических элементов, например, 3336, но в процессе опытов ее напряжение будет уменьшаться, что, естественно, скажется на режиме работы микросхемы, а при определенной разрядке батареи микросхема вообще перестанет нормально работать. Поэтому желательно использовать блок питания, обеспечивающий стабильное напряжение 5 В.

Макетную панель, необходимую для проведения опытов, можно сделать из стеклотекстолита, гетинакса или другого листового изоляционного материала толщиной 1,52 мм — это будет линия питания. По всей оставшейся площади через каждые 10 мм насверлите отверстия диаметром 0,81 мм, в которые по мере надобности будете вставлять отрезки луженого провода. Снизу по углам панели прикрепите невысокие ножки-подставки и приступайте к опытам.

Микросхему разместите в любом месте макетной панели выводами вниз, предварительно отогнув их узкие концы так, чтобы они плотно прилегали к панели. Отрезками монтажного провода вывод 14 микросхемы соедините с плюсовой, а вывод 7 — с минусовой (общей) линиями питания. Чтобы при пайке не перегреть микросхему, мощность паяльника не должна превышать 40 Вт, а продолжительность пайки выводов — 2–3 с.

Подключите источник питания. Вольтметром постоянного тока с относительным входным сопротивлением не менее 5 кОм/В (авометром) измерьте напряжение на всех логических выводах элементов. Для этого минусовый щуп вольтметра соедините с общей линией, а плюсовым поочередно коснитесь входных выводов 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13 , а затем выходных выводов 3, 6, 8, 11 . При напряжении источника питания 5 В вольтметр должен показать на входных выводах элементов около 1,4 В, а на выходных — около 0,3 В. Если это не так, значит микросхема неисправна.