V Booleovej algebre, na ktorej sú založené všetky digitálne technológie, musia elektronické prvky vykonávať množstvo špecifických akcií. Ide o takzvaný logický základ. Tu sú tri hlavné kroky:

ALEBO - logické sčítanie ( disjunkcia) - ALEBO;

AND - logické násobenie ( konjunkcia) - A;

NIE - logická negácia ( inverzia) - NIE.

Zoberme si pozitívnu logiku ako základ, kde vysoká úroveň bude „1“ a nízka úroveň bude braná ako „0“. Aby bolo lepšie vidieť, ako sa vykonávajú logické operácie, existujú tabuľky pravdy pre každú logickú funkciu. Okamžite je ľahké pochopiť, že implementácia logických funkcií „a“ a „alebo“ znamená počet vstupných signálov najmenej dva, ale môže ich byť aj viac.

Logický prvok I.

Obrázok ukazuje pravdivostnú tabuľku prvku " A"s dvoma vstupmi. Je jasne vidieť, že logický jeden sa objaví na výstupe prvku iba vtedy, ak je jeden na prvom vstupe A na druhom. V ostatných troch prípadoch bude výstup nulový.

Vstup X1	Vstup X2	Výstup Y
0	0	0
1	0	0
0	1	0
1	1	1

Zapnuté obvodové schémy Logický prvok "AND" je označený nasledovne.

Na zahraničných diagramoch má označenie prvku „I“ iný obrys. Hovorí sa tomu stručne A.

ALEBO brána.

Element " ALEBO„pri dvoch vstupoch to funguje trochu inak, stačí logický na prvom vstupe alebo druhý bude mať ako výstup logickú jedničku. Dve jednotky tiež dajú jednu ako výstup.

Vstup X1	Vstup X2	Výstup Y
0	0	0
1	0	1
0	1	1
1	1	1

V diagramoch je prvok „OR“ znázornený nasledovne.

Na zahraničných diagramoch je znázornený trochu inak a nazýva sa prvok ALEBO.

Logický prvok NIE.

Prvok, ktorý vykonáva inverznú funkciu " NIE má jeden vstup a jeden výstup. Obráti úroveň signálu. Nízky potenciál na vstupe dáva vysoký potenciál na výstupe a naopak.

Vstup X	Výstup Y
0	1
1	0

Takto je to znázornené na diagramoch.

V zahraničnej dokumentácii je prvok „NOT“ znázornený nasledovne. Hovorí sa tomu skrátene NIE.

Všetky tieto prvky v integrovaných obvodoch je možné kombinovať v rôznych kombináciách. Sú to prvky: AND-NOT, OR-NOT a zložitejšie konfigurácie. Je čas porozprávať sa aj o nich.

Logický prvok 2A-NIE.

Uvažujme niekoľko reálnych logických prvkov na príklade tranzistorovo-tranzistorovej logiky (TTL) série K155 s nízkym stupňom integrácie. Na obrázku je kedysi veľmi populárny mikroobvod K155LA3, ktorý obsahuje štyri nezávislé prvky 2I - NIE. Mimochodom, s jeho pomocou môžete zostaviť jednoduchý maják na mikroobvod.

Číslo vždy udáva počet vstupov logického prvku. V tomto prípade ide o dvojvstupový prvok „AND“, ktorého výstupný signál je invertovaný. Obrátené, čo znamená, že „0“ sa zmení na „1“ a „1“ sa zmení na „0“. Venujme pozornosť kruh na výstupoch je inverzný symbol. V rovnakej sérii sú prvky 3I-NOT, 4I-NOT, čo znamená prvky „AND“ s rôznym počtom vstupov (3, 4 atď.).

Ako ste už pochopili, jeden prvok 2I-NOT je znázornený takto.

V podstate ide o zjednodušený obraz dvoch kombinovaných prvkov: prvku 2I a prvku NOT na výstupe.

Cize oznacenie pre prvok AND-NOT (v tomto pripade 2I-NOT). Volaný NAND.

Tabuľka pravdy pre prvok 2I-NOT.

Vstup X1	Vstup X2	Výstup Y
0	0	1
1	0	1
0	1	1
1	1	0

V pravdivostnej tabuľke prvku 2I - NOT vidíme, že vďaka invertoru dostaneme opačný obrázok ako prvok „I“. Na rozdiel od troch núl a jednej jednotky máme tri jednotky a nulu. Prvok AND - NOT sa často nazýva Schaefferov prvok.

Logický prvok 2OR-NOT.

Logický prvok 2ALEBO - NIE zastúpený v sérii K155 mikroobvodom 155LE1. Obsahuje štyri nezávislé prvky v jednom kryte. Pravdivostná tabuľka sa od obvodu OR líši aj použitím invertovania výstupného signálu.

Tabuľka pravdy pre logické hradlo 2OR-NOT.

Vstup X1	Vstup X2	Výstup Y
0	0	1
1	0	0
0	1	0
1	1	0

Obrázok na diagrame.

Cudzím spôsobom je to znázornené takto. Volal sa ako NOR.

Na výstupe máme iba jeden vysoký potenciál, a to vďaka súčasnej aplikácii nízkeho potenciálu na oba vstupy. Tu, ako v iných schémach zapojenia, kruh na výstupe znamená invertovanie signálu. Keďže schémy AND - NOT a OR - NOT sa nachádzajú veľmi často, každá funkcia má svoju vlastnú symbol. Funkcia AND - NOT je označená ikonou " & ", a funkcia OR NIE JE označená " 1 ".

Pre samostatný menič je pravdivostná tabuľka už uvedená vyššie. Možno dodať, že počet meničov v jednom kryte môže dosiahnuť šesť.

Logický prvok „exkluzívny OR“.

Medzi základné logické prvky je zvykom zaradiť prvok, ktorý implementuje funkciu „exkluzívne OR“. V opačnom prípade sa táto funkcia nazýva „neekvivalencia“.

Vysoký výstupný potenciál sa vyskytuje iba vtedy, ak sú vstupné signály nerovnaké. To znamená, že jeden zo vstupov musí mať jednotku a druhý musí mať nulu. Ak je na výstupe logického prvku invertor, vykoná sa opačná funkcia - „ekvivalencia“. Vysoký výstupný potenciál sa objaví, keď sú signály na oboch vstupoch rovnaké.

Tabuľka pravdy.

Vstup X1	Vstup X2	Výstup Y
0	0	0
1	0	1
0	1	1
1	1	0

Tieto logické prvky nachádzajú svoje uplatnenie v sčítačkách. "Exkluzívne OR" je znázornené na diagramoch so znakom rovnosti pred jednotkou " =1 ".

V cudzom štýle sa nazýva „exkluzívny OR“. XOR a na diagramoch to kreslia takto.

Okrem vyššie uvedených logických prvkov, ktoré vykonávajú základné logické funkcie veľmi často, sa používajú prvky kombinované v rôznych kombináciách. Napríklad K555LR4. Veľmi vážne sa tomu hovorí 2-4AND-2OR-NOT.

Jeho pravdivostná tabuľka nie je uvedená, keďže mikroobvod nie je základným logickým prvkom. Takéto mikroobvody vykonávajú špeciálne funkcie a sú oveľa zložitejšie ako uvedený príklad. Logický základ obsahuje aj jednoduché prvky „AND“ a „ALEBO“. Používajú sa však oveľa menej často. Niekto sa môže čudovať, prečo sa táto logika nazýva tranzistorovo-tranzistorová logika.

Ak sa v referenčnej literatúre pozriete na schému, povedzme, prvku 2I - NIE z mikroobvodu K155LA3, môžete tam vidieť niekoľko tranzistorov a rezistorov. V skutočnosti v týchto mikroobvodoch nie sú žiadne odpory ani diódy. Na kremíkový kryštál sa cez šablónu nastriekajú iba tranzistory a funkcie rezistorov a diód plnia emitorové prechody tranzistorov. Okrem toho sa v logike TTL široko používajú tranzistory s viacerými emitormi. Napríklad na vstupe prvku 4I je štvoremitor

Elektrický obvod určený na vykonávanie nejakej logickej operácie so vstupnými údajmi sa nazýva logický prvok. Vstupné dáta sú tu reprezentované vo forme napätí rôznych úrovní a výsledok logickej činnosti na výstupe je tiež získaný vo forme napätia určitej úrovne.

V tomto prípade sú operandy napájané - na vstup logického prvku sú prijímané signály vo forme vysokého alebo nízkeho napätia, ktoré v podstate slúžia ako vstupné dáta. Vysoká úroveň napätia - logická 1 - teda označuje skutočnú hodnotu operandu a nízka úroveň napätia 0 - nesprávnu hodnotu. 1 – PRAVDA, 0 – NEPRAVDA.

Logický prvok- prvok, ktorý realizuje určité logické vzťahy medzi vstupnými a výstupnými signálmi. Logické brány sa bežne používajú na konštrukciu logických obvodov počítačov, diskrétne automatické monitorovacie a riadiace obvody. Všetky typy logických prvkov, bez ohľadu na ich fyzickú povahu, sa vyznačujú diskrétnymi hodnotami vstupných a výstupných signálov.

Logické prvky majú jeden alebo viac vstupov a jeden alebo dva (zvyčajne navzájom inverzné) výstupy. Hodnoty „núl“ a „jednotiek“ výstupných signálov logických prvkov sú určené logickou funkciou, ktorú prvok vykonáva, a hodnotami „núl“ a „jednotiek“ vstupných signálov, ktoré hrajú úlohu nezávislých premenných. Existujú elementárne logické funkcie, z ktorých možno poskladať akúkoľvek komplexnú logickú funkciu.

V závislosti od konštrukcie obvodu prvku, na jeho elektrické parametre, Logické úrovne (úrovne vysokého a nízkeho napätia) vstupu a výstupu majú rovnaké hodnoty pre stavy vysoké a nízke (pravda a nepravda).

Tradične sa logické prvky vyrábajú vo forme špeciálnych rádiových komponentov – integrovaných obvodov. Logické operácie ako konjunkcia, disjunkcia, negácia a modulo sčítanie (AND, OR, NOT, XOR) sú základné operácie vykonávané na hlavných typoch logických brán. Ďalej sa pozrime na každý z týchto typov logických prvkov bližšie.

Logický prvok „AND“ – spojka, logické násobenie, AND

„AND“ je logický prvok, ktorý vykonáva operáciu spojenia alebo logického násobenia vstupných údajov. Tento prvok môže mať od 2 do 8 (najbežnejšie vo výrobe sú prvky „AND“ s 2, 3, 4 a 8 vstupmi) vstupov a jeden výstup.

Symboly logických prvkov „AND“ s rôznym počtom vstupov sú znázornené na obrázku. V texte je logický prvok „AND“ s určitým počtom vstupov označený ako „2I“, „4I“ atď. - prvok „AND“ s dvoma vstupmi, so štyrmi vstupmi atď.

Pravdivostná tabuľka pre prvok 2I ukazuje, že výstup prvku bude logický iba vtedy, ak sú logické jednotky súčasne na prvom vstupe A na druhom vstupe. Vo zvyšných troch možných prípadoch bude výstup nulový.

V západných diagramoch má ikona prvku I rovnú čiaru na vstupe a zaoblenú čiaru na výstupe. Na domácich diagramoch - obdĺžnik so symbolom „&“.

Logický prvok "OR" - disjunkcia, logické sčítanie, OR

„ALEBO“ je logický prvok, ktorý vykonáva operáciu disjunkcie alebo logického sčítania vstupných údajov. Rovnako ako prvok „I“ je dostupný s dvomi, tromi, štyrmi atď. vstupmi a jedným výstupom. Symboly logických prvkov „ALEBO“ s rôznym počtom vstupov sú znázornené na obrázku. Tieto prvky sú označené nasledovne: 2OR, 3OR, 4OR atď.

Pravdivostná tabuľka pre prvok „2OR“ ukazuje, že na to, aby sa na výstupe objavila logická jednotka, stačí, aby bola logická na prvom vstupe ALEBO na druhom vstupe. Ak sú na dvoch vstupoch súčasne logické jednotky, výstup bude tiež jeden.

V západných diagramoch má ikona prvku „ALEBO“ zaoblený vstup a zaoblený špicatý výstup. Na domácich diagramoch je obdĺžnik so symbolom „1“.

Logický prvok "NOT" - negácia, invertor, NIE

„NOT“ je logický prvok, ktorý vykonáva operáciu logickej negácie na vstupných údajoch. Tento prvok, ktorý má jeden výstup a iba jeden vstup, sa nazýva aj invertor, keďže vlastne invertuje (obracia) vstupný signál. Obrázok znázorňuje symbol pre logický prvok „NOT“.

Pravdivá tabuľka pre invertor ukazuje, že vysoký vstupný potenciál produkuje nízky výstupný potenciál a naopak.

V západných diagramoch má ikona prvku „NOT“ tvar trojuholníka s kruhom na výstupe. Na domácich diagramoch je obdĺžnik so symbolom „1“ s kruhom na výstupe.

Logický prvok "NAND" - konjunkcia (logické násobenie) s negáciou, NAND

„AND-NOT“ je logický prvok, ktorý vykonáva operáciu logického sčítania na vstupných údajoch a potom operáciu logickej negácie, pričom výsledok sa odošle na výstup. Inými slovami, v podstate ide o prvok „AND“ doplnený prvkom „NIE“. Obrázok znázorňuje symbol pre logický prvok „2AND-NOT“.

Pravdivostná tabuľka pre hradlo NAND je opakom pravdivostnej tabuľky pre hradlo AND. Namiesto troch núl a jednotky sú tri jednotky a nula. Prvok NAND sa tiež nazýva „prvok Schaeffer“ na počesť matematika Henryho Mauricea Schaeffera, ktorý prvýkrát zaznamenal jeho význam v roku 1913. Označené ako „I“, iba s krúžkom na výstupe.

Logický prvok "OR-NOT" - disjunkcia (logické sčítanie) s negáciou, NOR

„ALEBO-NIE“ je logický prvok, ktorý vykoná operáciu logického sčítania na vstupných údajoch a potom operáciu logickej negácie, výsledok sa odošle na výstup. Inými slovami, ide o prvok „ALEBO“ doplnený o prvok „NOT“ – invertor. Obrázok znázorňuje symbol pre logický prvok „2OR-NOT“.

Pravdivostná tabuľka pre hradlo OR je opakom pravdivostnej tabuľky pre hradlo OR. Vysoký výstupný potenciál sa získa iba v jednom prípade - nízke potenciály sú súčasne aplikované na oba vstupy. Označuje sa ako „ALEBO“, len s krúžkom na výstupe označujúcim inverziu.

Logické hradlo "exclusive OR" - sčítanie modulo 2, XOR

„exkluzívny OR“ je logický prvok, ktorý vykonáva operáciu logického sčítania modulo 2 na vstupných dátach, má dva vstupy a jeden výstup. Tieto prvky sa často používajú v riadiacich obvodoch. Na obrázku je znázornený symbol tohto prvku.

Obraz v západných obvodoch je ako „ALEBO“ s dodatočným zakriveným pásikom na vstupnej strane, v domácich je ako „ALEBO“, len namiesto „1“ bude napísané „=1“.

Tento logický prvok sa tiež nazýva „neekvivalencia“. Vysoká úroveň napätia bude na výstupe iba vtedy, keď signály na vstupe nie sú rovnaké (jeden je jeden, druhý je nula alebo jeden je nula a druhý je jedna), aj keď sú na vstupe dva. zároveň bude výstup nulový - to je rozdiel od "ALEBO". Tieto logické prvky sú široko používané v sčítačkách.

Správanie

Prvky Exclusive OR, Exclusive NOR, Odd a Even vypočítajú zodpovedajúcu funkciu vstupných hodnôt a vydajú výsledok.

Štandardne sa nepripojené vstupy ignorujú – teda pokiaľ na vstupoch nie je v skutočnosti nič pripojené – dokonca ani vodiče. Takže môžete pridať 5-vstupový prvok, ale pripojte iba dva vstupy a bude fungovať ako 2-vstupový prvok; to vám ušetrí starosti s nastavovaním počtu vstupov pri každom vytváraní prvku. (Ak nie sú pripojené všetky vstupy, potom je chybová hodnota na výstupe X.) Niektorí používatelia však uprednostňujú, aby Logisim trval na tom, aby boli všetky vstupy pripojené, pretože to zodpovedá skutočným prvkom. Toto správanie môžete povoliť výberom položky Projekt > Možnosti..., prechodom na kartu Modelovanie a výberom možnosti Chyba pre nedefinované vstupy pre Výstup prvku pri neistote.

Dvojvstupová pravdivostná tabuľka pre prvky je nasledovná.

X	r	Exkluzívne OR	Exkluzívne ALEBO NIE	Nepárna parita	Parita
0	0	0	1	0	1
0	1	1	0	1	0
1	0	1	0	1	0
1	1	0	1	0	1

Ako vidíte, hradla Odd a XOR sa správajú rovnako v prípade dvoch vstupov; podobne sa prvky Parity a Exclusive NOR správajú rovnako. Ak však existujú viac ako dva vstupy s určitou hodnotou, prvok Exclusive OR bude mať na výstupe 1, keď je jeden práve jeden vstup, zatiaľ čo prvok Odd bude na výstupe 1, keď bude jeden na nepárnom počte vstupov. Brána XOR bude produkovať 1 na výstupe, keď sú vstupy s jednotkou prísne nie jeden, zatiaľ čo prvok Parity dá 1, keď je párny počet vstupov s jedným. Brány XOR a XNOR majú atribút s názvom Multi-Input Behavior, ktorý im umožňuje konfigurovať ich tak, aby používali správanie párnych a nepárnych brán.

Ak má niektorý zo vstupov chybovú hodnotu (napríklad ak sú na ten istý vodič dodávané konfliktné hodnoty) alebo plávajúcu hodnotu, výstupom bude chybová hodnota.

Viacbitové verzie každého prvku vykonajú svoje jednobitové konverzie na vstupoch po bitoch.

Poznámka: Mnohí odborníci tvrdia, že správanie kučeravého prvku XOR by malo zodpovedať správaniu prvku Odd, ale v tejto otázke neexistuje zhoda. Predvolené správanie Logisim pre prvok XOR je založené na štandarde IEEE 91. To je tiež v súlade s intuitívnym chápaním pojmu Exkluzívne OR: Čašník, ktorý sa vás spýta, či chcete prílohu zo zemiakovej kaše, mrkvy, zeleného hrášku alebo kapustnice, akceptuje iba jednu možnosť, nie tri, bez ohľadu na to, čo vám niektorí odborníci povedia. (Musím však priznať, že toto tvrdenie som vážne netestoval.) Brány XOR a XNOR môžete nakonfigurovať tak, aby používali jeden z variantov, a to zmenou jeho atribútu Multi-Input Behavior.

Kontakty (za predpokladu, že komponent smeruje na východ)

Západný okraj (vstupy, bitová šírka zodpovedá atribútu Data Bits)

Komponentné vstupy. Bude ich toľko, koľko je uvedené v atribúte Počet vstupov.

Upozorňujeme, že ak použijete kučeravé prvky, západný okraj prvkov XOR a XNOR bude zakrivený. Vstupné kolíky sú však sotva umiestnené. Logisim kreslí krátke segmenty, aby to ukázal; ak prekryjete segment, program bude bez varovania predpokladať, že ste ho nechceli prekryť. Pri použití "Zobrazenia tlače" sa tieto segmenty nevykreslia, ak nie sú pripojené k vodičom.

Východný okraj (výstup, bitová šírka zodpovedá atribútu Data Bits)

Výstup prvku, ktorého hodnota sa vypočíta na základe aktuálnych hodnôt na vstupoch, ako je opísané vyššie.

Atribúty

Keď je komponent vybraný alebo už bol pridaný, klávesy 0 až 9 zmenia jeho atribút Number of Inputs, Alt-0 až Alt-9 zmenia jeho atribút Data Bits a klávesy so šípkami zmenia jeho atribút Direction.

Smer Smer komponentu (jeho výstup vzhľadom na jeho vstupy). Dátové bity Šírka vstupov a výstupov komponentu. Veľkosť prvku Určuje, či sa má vykresliť široká alebo úzka verzia komponentu. Nemá to vplyv na počet vstupov, ktorý je určený atribútom Počet vstupov; ak však počet vstupov presiahne 3 (pre úzky komponent) alebo 5 (pre široký komponent), potom sa prvok vykreslí s "krídlami", aby sa prispôsobil požadovanému počtu vstupov. Počet vstupov Určuje, koľko pinov na západnom okraji bude mať komponent. Správanie s viacerými vstupmi (iba XOR a XNOR) Ak existujú tri alebo viac vstupov, výstup brán XOR a XNOR bude založený buď na skutočnosti, že 1 je striktne jeden vstup (predvolené) alebo na nepárnom počte vstupov. .

Bit je minimálna jednotka merania pre množstvo informácií, pretože ukladá jednu z dvoch hodnôt - 0 (False) alebo 1 (True). False a True sa do ruštiny prekladajú ako lož a ​​pravda. To znamená, že jedna bitová bunka môže byť súčasne len v jednom stave z dvoch možných. Dovoľte mi pripomenúť, že dva možné stavy bitovej bunky sú 1 a 0.
Existujú určité operácie na manipuláciu s bitmi. Tieto operácie sa nazývajú logické resp Booleovské operácie, pomenovaná po jednom z matematikov Georgovi Booleovi (1815-1864), ktorý sa zaslúžil o rozvoj tohto vedného odboru.
Všetky tieto operácie možno použiť na akýkoľvek bit, bez ohľadu na to, či má hodnotu 0 (nula) alebo 1 (jedna). Nižšie sú uvedené základné logické operácie a príklady ich použitia.

Logická operácia AND

AND Notácia: &

Logická operácia AND sa vykonáva na dvoch bitoch, nazvime ich a a b. Výsledok vykonania logickej operácie AND sa bude rovnať 1, ak sa a a b rovnajú 1, a vo všetkých ostatných prípadoch bude výsledok rovný 0. Pozrime sa na pravdivostnú tabuľku logickej operácie a.

a (bit 1)	b (bit 2)	a (bit 1) & b (bit 2)
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Logická operácia OR

ALEBO označenie: |

Operácia logického OR sa vykonáva na dvoch bitoch (a a b). Výsledok logickej operácie OR bude 0, ak a a b sa rovnajú 0 (nule), a vo všetkých ostatných (ostatných) prípadoch bude výsledok 1 (jedna). Pozrieme sa na pravdivostnú tabuľku logickej operácie OR.

a (bit 1)	b (bit 2)	a(bit 1) | b (bit 2)
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Logická operácia bez OR (XOR).

XOR zápis: ^
Logická operácia exkluzívneho OR sa vykonáva na dvoch bitoch (a a b). Výsledok logickej operácie XOR bude 1 (jedna), ak jeden z bitov a alebo b je 1 (jedna), inak bude výsledok 0 (nula). Pozeráme sa na pravdivostnú tabuľku logickej operácie s výhradným OR.

a (bit 1)	b (bit 2)	a(bit 1) ^ b(bit 2)
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Logická operácia NIE (nie)

Notácia NIE: ~
Logická operácia NIE JE vykonaná na jednom bite. Výsledok tejto logickej operácie priamo závisí od stavu bitu. Ak bol bit v nulovom stave, potom výsledok NOT bude rovný jednej a naopak. Pozeráme sa na pravdivostnú tabuľku logickej operácie NOT.

a (bit 1)	~a (negácia bitu)
0	1
1	0

Zapamätajte si tieto 4 logické operácie. Pomocou týchto logických operácií môžeme získať akýkoľvek možný výsledok. Prečítajte si podrobne o použití logických operácií v C++.

Exkluzívne prvky OR (v angličtine - Exclusive-OR) by sa tiež dali klasifikovať ako najjednoduchšie prvky, ale funkcia, ktorú vykonávajú, je o niečo zložitejšia ako v prípade prvku AND alebo prvku OR. Všetky vstupy brán XOR sú rovnaké, ale žiadny vstup nemôže blokovať ostatné vstupy nastavením výstupu na 1 alebo nulu.

Ryža. 4.1. Označenia prvkov Exkluzívne ALEBO: zahraničné (vľavo) a domáce (vpravo)

Funkcia Exclusive OR znamená nasledovné: jednička sa objaví na výstupe, keď má jedničku len jeden vstup. Ak sú na vstupoch dve alebo viac jednotiek, alebo ak sú všetky vstupy nulové, výstup bude nula. Pravdivostná tabuľka prvku exkluzívneho OR s dvomi vstupmi je uvedená v tabuľke. 4.1. Označenia prijaté v domácich a zahraničných schémach sú znázornené na obr. 4.1. Nápis na domácom označení prvku Exclusive OR "=1" len znamená, že je zvýraznená situácia, keď je na vstupoch len jedna jednotka.

V štandardných sériách je málo prvkov XOR. Domáce série ponúkajú mikroobvody LP5 (štyri dvojvstupové prvky s výstupom 2C), LL3 a LP12, ktoré sa od LP5 líšia výstupom OK. Tieto prvky implementujú príliš špecifickú funkciu.

Z matematického hľadiska prvok XOR vykonáva operáciu takzvaného súčtu modulo-2.. Preto sa tieto prvky nazývajú aj sčítačky modulo-dva. Ako bolo uvedené v predchádzajúcej prednáške, sumačný modul 2 je označený znamienkom plus v kruhu.

Hlavné použitie XOR brán, priamo odvodených z pravdivostnej tabuľky, je porovnávanie dvoch vstupných signálov. V prípade, že na vstupy prídu dve jednotky alebo dve nuly (signály sa zhodujú), na výstupe sa vytvorí nula (pozri tabuľku 4.1). Typicky sa v tejto aplikácii aplikuje konštantná úroveň na jeden vstup prvku, s ktorým sa porovnáva časovo premenný signál prichádzajúci na druhý vstup. Ale oveľa častejšie sa na porovnávanie signálov a kódov používajú špeciálne mikroobvody na porovnávanie kódov, o ktorých sa bude diskutovať v ďalšej prednáške.

Ako sčítačka modulo 2 sa prvok XOR používa aj v paralelných a sériových deličoch modulo 2 používaných na výpočet cyklických kontrolných súčtov. Ale tieto schémy budú podrobne rozoberané v prednáškach 14,15.

Dôležitou aplikáciou prvkov XOR je riadený menič (obr. 4.2). V tomto prípade sa jeden zo vstupov prvku používa ako riadiaci a na vstupe druhého prvku sa prijíma informačný signál. Ak je riadiaci vstup jeden, potom je vstupný signál invertovaný, ale ak je nulový, nie je invertovaný. Najčastejšie je daný riadiaci signál konštantná úroveň, určujúci prevádzkový režim prvku a informačný signál je pulzný. To znamená, že brána XOR môže alebo nemusí zmeniť polaritu vstupného signálu alebo hrany v závislosti od riadiaceho signálu.

Ryža. 4.2. Exkluzívny prvok OR ako riadený menič

V prípade, že existujú dva signály rovnakej polarity (pozitívny alebo negatívny) a ich súčasný príchod je vylúčený, je možné tieto signály zmiešať pomocou prvku XOR (obr. 4.3). Pre akúkoľvek polaritu vstupných signálov budú výstupné signály prvku kladné. Pre kladné vstupné signály bude hradlo XOR fungovať ako hradlo 2OR a pre záporné vstupy nahradí hradlo 2AND-NOT. Takéto náhrady môžu byť užitočné v prípadoch, keď niektoré prvky Exclusive OR zostanú v obvode nevyužité. Treba však vziať do úvahy, že oneskorenie šírenia signálu v prvku XOR je zvyčajne o niečo väčšie (asi 1,5-krát) ako oneskorenie v najjednoduchších prvkoch AND, NAND, OR, NOR.

Ryža. 4.3. Použitie prvku XOR na zmiešanie dvoch nesúbežných signálov

Ryža. 4.4. Výber hrán vstupného signálu pomocou prvku XOR

Ďalšou dôležitou aplikáciou prvku Exclusive OR je vytváranie krátkych impulzov pozdĺž ľubovoľnej hrany vstupného signálu (obr. 4.4). V tomto prípade nezáleží na tom, či je hrana vstupného signálu kladná alebo záporná, na výstupe je stále generovaný kladný impulz. Vstupný signál sa oneskorí pomocou kondenzátora alebo reťazca prvkov a potom sa pôvodný signál a jeho oneskorená kópia privedú na vstupy prvku Exclusive OR. V oboch obvodoch sú dvojvstupové prvky XOR použité aj ako oneskorovacie prvky v neinvertujúcom zapojení (na nepoužitý vstup je privedená nula). V dôsledku tejto konverzie môžeme hovoriť o zdvojnásobení frekvencie vstupného signálu, pretože výstupné impulzy nasledujú dvakrát častejšie ako vstupné.