Электроника:Цифровая электроника/Логические вентили/Вентили с более чем одним входом

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak)
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Вентили с более чем одним входом[1]

Использование логических вентилей

Когда речь идёт только об одном входе, область применения ограничена только инвертированием и буферизацией. Или, помимо этого, с одним логическим сигналом на входе можно сделать что-то ещё? Чтобы исследовать другие возможности логических вентилей, придётся добавлять больше входных клемм в схемы.

Добавление дополнительных входных выводов к логическому элементу увеличивает количество возможных состояний входа. С вентилем с одним входом, таким как инвертор или буфер, может быть только два возможных состояния входа: либо вход «высокий» (1), либо он «низкий» (0).

Как мы уже говорили ранее в этой главе, вентиль с двумя входами имеет четыре комбинации для общего входного состояния (00, 01, 10 и 11). Вентиль с тремя входами имеет восемь вариантов (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111) для входных состояний.

Количество возможных состояний входа равно двум в степени, равной числу входов:

Количество всех возможных входных состояний = 2n,
где,
n = количество входов.

Это увеличение количества возможных входных состояний, очевидно, допускает более сложное поведение вентиля. Теперь, вместо простого инвертирования или усиления (буферизации) одного «высокого» или «низкого» логического уровня, выходной сигнал логического элемента будет определяться той комбинацией единиц и нулей, определяемой входными выводами.

Поскольку множество комбинаций возможно только с несколькими входными клеммами, существует много различных типов вентилей с несколькими входами, в отличие от вентилей с одним входом, которые могут быть только инверторами или буферами. В этом разделе рассмотрим все базовые типы вентилей, покажем их стандартные схемные обозначения, таблицы истинности и практические примеры. Фактические ТТЛ-схемы этих различных вентилей исследуем уже в следующих разделах.

Вентиль «И»

Это один из самых простых вентилей. Чтобы понять, почему этот логический элемент называется именно так, нужно уяснить, что выход этого вентиля будет «высокий» (1), тогда и только тогда, когда каждый вход (т.е и первый вход, и второй вход, и любой другой вход) будет «высоким» (1). Если любой из входов этого вентиля имеет «низкий» уровень (0), выход также гарантированно находится в «низком» состоянии.

Рис. 1. Схемное обозначение вентиля И с 2-мя или 3-мя входами.
Рис. 1. Схемное обозначение вентиля И с 2-мя или 3-мя входами.

Иногда встречаются логические элементы с более чем тремя входами, но гораздо реже, чем простейшая разновидность с двумя входами.

Таблица истинности для вентиля «И» с двумя входами

Таблица истинности логического элемента И с двумя входами выглядит так:

Рис. 2. Схемное обозначение и таблица истинности логического элемента И с двумя входами.
Рис. 2. Схемное обозначение и таблица истинности логического элемента И с двумя входами.

Пример работы схемы с вентилем «И»

Практическое применение этой таблицы истинности проиллюстрировано в следующей последовательности рисунков, где на оба входа логического элемента И подаются все возможные комбинации входных логических уровней. Светоизлучающий диод обеспечивает визуальную индикацию выходного логического уровня (свет есть = «высокий» выход, света нет = «низкий» выход):

Рис. 3. Лампочка не горит, так как все входы «низкие».
Рис. 3. Лампочка не горит, так как все входы «низкие».
Рис. 4. Лампочка не горит, так как один из входов «низкий».
Рис. 4. Лампочка не горит, так как один из входов «низкий».
Рис. 5. Лампочка не горит, так как один из входов «низкий».
Рис. 5. Лампочка не горит, так как один из входов «низкий».
Рис. 6. Лампочка зажглась, так как все входы «высокие».
Рис. 6. Лампочка зажглась, так как все входы «высокие».

Только когда все входы подняты до «высоких» логических уровней, выход логического вентиля И становится «высоким», таким образом активируя светодиод. Это происходит только для одного из четырёх возможных входных состояний (11).

Вентиль «И-НЕ»

Это идейная вариация логического вентиля И. Слово «И-НЕ» это объединение «И» и «НЕ».

По сути, вентиль И-НЕ ведет себя так же, как вентиль И, к выходу которого подключён вентиль НЕ (инвертор). Чтобы обозначить эту инверсию выходного сигнала, символ логического вентиля И-НЕ имеет «пузырёк» на выходном проводе.

Таблица истинности для логического элемента И-НЕ, что логично, в точности противоположна таблице истинности для логического элемента И:

Рис. 7. Схемное обозначение и таблица истинности вентиля «И-НЕ» с двумя входами.
Рис. 7. Схемное обозначение и таблица истинности вентиля «И-НЕ» с двумя входами.

Как и вентили И, вентили И-НЕ могут иметь более двух входов. В таких случаях применяется тот же общий принцип: выход будет «низким» (0) тогда и только тогда, когда все входы будут «высокими» (1). Если какой-либо вход находится на «низком уровне» (0), то выход будет «высокий» (1).

Вентиль «ИЛИ»

Следующим нашим логическим элементом для исследования является вентиль ИЛИ. Он так называется, потому что выход этого элемента будет «высоким» (1), если какой-либо из входов (т.е. или первый вход или второй вход или любой другой вход) будет «высоким» (1). Выход логического элемента ИЛИ становится «низким» (0) тогда и только тогда, когда все входы «низкие» (0).

Рис. 8. Схемное обозначение вентиля ИЛИ с 2-мя или 3-мя входами.
Рис. 8. Схемное обозначение вентиля ИЛИ с 2-мя или 3-мя входами.

Таблица истинности вентиля «ИЛИ» с двумя входами

Таблица истинности логического элемента ИЛИ с двумя входами выглядит так:

Рис. 9. Схемное обозначение и таблица истинности логического элемента ИЛИ с двумя входами.
Рис. 9. Схемное обозначение и таблица истинности логического элемента ИЛИ с двумя входами.

Пример работы схемы с вентилем «ИЛИ»

Следующая последовательность иллюстраций демонстрирует функцию логического элемента ИЛИ, при этом на 2 входа подаются все возможные комбинации логических уровней. Светодиод обеспечивает визуальную индикацию выходного логического уровня вентиля:

Рис. 10. Лампочка не горит, так как все входы «низкие».
Рис. 10. Лампочка не горит, так как все входы «низкие».
Рис. 11. Лампочка зажглась, так как один из входов «высокий».
Рис. 11. Лампочка зажглась, так как один из входов «высокий».
Рис. 12. Лампочка зажглась, так как один из входов «высокий».
Рис. 12. Лампочка зажглась, так как один из входов «высокий».
Рис. 13. Лампочка зажглась, так как все входы «высокие».
Рис. 13. Лампочка зажглась, так как все входы «высокие».

Состояние любого входа, повышенного до «высокого» логического уровня, приводит к тому, что выход логического элемента ИЛИ становится «высоким», таким образом активируя светодиод для трёх из четырех возможных входных состояний (01, 10 и 11).

Вентиль «ИЛИ-НЕ»

Как вы, скорее всего, догадались, вентиль ИЛИ-НЕ является вентилем ИЛИ с инвертированным выходом, точно так же, как вентиль И-НЕ является вентилем И с инвертированным выходом.

Рис. 14. Схемное обозначение и таблица истинности вентиля ИЛИ-НЕ с двумя входами.
Рис. 14. Схемное обозначение и таблица истинности вентиля ИЛИ-НЕ с двумя входами.

Вентили ИЛИ-НЕ, как и все прочие вентили с несколькими входами, которые мы видели до сих пор, могут быть изготовлены с более чем двумя входами. И в этих случаях применяется тот же логический принцип: «низкий» выход (0), если какой-либо из входов «высокий» (1). Выход «высокий» (1) только тогда, когда все входы «низкие» (0).

Вентиль «Отрицательное И»

Логический элемент «Отрицательное И» работает так же, как вентиль И, у которого все входы инвертированы (подключены через элементы НЕ). Стандартно на условном обозначении этого вентиля инвертированные входы снабжаются «пузырьками».

Первое что может прийти в голову у большинства людей – что логическое поведение вентиля «Отрицательное И» будто бы точно такое же, как и у вентиля И-НЕ. А на самом деле его таблица истинности фактически идентична вентилю ИЛИ-НЕ:

Рис. 15. Схемное обозначение, таблица истинности и эквивалентные схемы вентиля «Отрицательное И» с двумя входами.
Рис. 15. Схемное обозначение, таблица истинности и эквивалентные схемы вентиля «Отрицательное И» с двумя входами.

Вентиль «Отрицательное ИЛИ»

Следуя тому же шаблону, вентиль «Отрицательное ИЛИ» функционирует так же, как вентиль ИЛИ, у которого инвертированы все входы. В соответствии со стандартом на условном обозначении вентиля, эти инвертированные входы снабжены «пузырьками». Поведение и таблица истинности логического элемента «Отрицательное ИЛИ» такие же, как и у логического элемента И-НЕ:

Рис. 16. Схемное обозначение, таблица истинности и эквивалентные схемы вентиля «Отрицательное ИЛИ» с двумя входами.
Рис. 16. Схемное обозначение, таблица истинности и эквивалентные схемы вентиля «Отрицательное ИЛИ» с двумя входами.

Вентиль «Исключающее ИЛИ»

Все шесть последних типов вентилей представляют собой довольно прямые вариации трёх основных логических функций: И, ИЛИ и НЕ. А вот вентиль «Исключающее ИЛИ» – это совсем другое.

Логические элементы «исключающее ИЛИ» выводят «высокий» (1) логический уровень, если входы находятся на разных логических уровнях (либо 01, либо 10). И наоборот, они выдают «низкий» (0) логический уровень, если все ходы имеют одинаковые логические уровни (либо 00, либо 11).

Вентиль «Исключающее ИЛИ» (иногда, на английский манер, называемый как XOR) имеет собственные схемное обозначение и таблицу истинности:

Рис. 17. Схемное обозначение и таблица истинности вентиля «Исключающее ИЛИ» с двумя входами.
Рис. 17. Схемное обозначение и таблица истинности вентиля «Исключающее ИЛИ» с двумя входами.

Схемы, эквивалентные XOR-вентилю

Существуют разные эквивалентные схемы для логического элемента «Исключающее ИЛИ». Одна из них состоит из логических элементов И, ИЛИ и И-НЕ. Другая – из вентилей НЕ, И и ИЛИ. Можно придумать и другие варианты. Довольно прямой подход к моделированию логического элемента «Исключающее ИЛИ» состоит в том, чтобы начать с обычного логического элемента ИЛИ, а затем добавлять дополнительные вентили, чтобы запретить выходу принимать значение «высокий» (1), когда оба входа «высокие» (1):

Рис. 18. Принципиальная схема, эквивалентная вентилю «Исключающее ИЛИ», состоящая из одного И-НЕ, одного ИЛИ и одного И.
Рис. 18. Принципиальная схема, эквивалентная вентилю «Исключающее ИЛИ», состоящая из одного И-НЕ, одного ИЛИ и одного И.

В этой схеме крайний справа логический элемент И действует как буфер для выхода логического элемента ИЛИ всякий раз, когда на выходе логического элемента И-НЕ «высокий» уровень, то есть для первых трёх состояний входа (00, 01 и 10). Однако, если оба входа имеют «высокий» (1) уровень, логический элемент И-НЕ выводит «низкий» (0) логический уровень, который заставляет крайний справа логический элемент И выдавать «низкий» (0) выход.

Другая эквивалентная схема для логического элемента «Исключающее ИЛИ» использует стратегию двух вентилей И с инверторами, настроенных для генерации «высоких» (1) выходов для входных условий 01 и 10. Последний вентиль ИЛИ создаёт окончательный « высокий» выход, в случае «высокого» выхода хотя одного (и только одного) из логических элементов И:

Рис. 19. Ещё одна принципиальная схема, эквивалентная вентилю «Исключающее ИЛИ», состоящая из двух инверторов (НЕ), двух И и одного ИЛИ.
Рис. 19. Ещё одна принципиальная схема, эквивалентная вентилю «Исключающее ИЛИ», состоящая из двух инверторов (НЕ), двух И и одного ИЛИ.

Логические элементы «Исключающее ИЛИ» очень полезны для схем, в которых два или более двоичных числа должны сравниваться побитно. А также они используются для обнаружения ошибок (в частности, для проверки чётности) и преобразования кода (из двоичного в код Грея и наоборот).

Вентиль «Исключающее ИЛИ-НЕ»

Наконец, наш последний вентиль в сегодняшнем разборе – это вентиль «Исключающее ИЛИ-НЕ» (иногда можно встретить английское название XNOR). Это эквивалентно вентилю «Исключающее ИЛИ» с инвертированным выходом. Таблица истинности для этого элемента в точности противоположна таблице истинности для элемента «Исключающее ИЛИ»:

Рис. 20. Схемное обозначение и таблица истинности вентиля «Исключающее ИЛИ-НЕ» с двумя входами.
Рис. 20. Схемное обозначение и таблица истинности вентиля «Исключающее ИЛИ-НЕ» с двумя входами.

Как видно по таблице истинности, миссия логического элемента «Исключающее ИЛИ-НЕ» состоит в том, чтобы выводить «высокий» (1) логический уровень всякий раз, когда оба входа находятся на одном и том же логическом уровне (или 00 или 11). Если же входы имеют разные логические уровни, то вывод должен быть «низким».

Итог

  • Правило для вентиля И: «высокий» выход, только в том случае, если все входы «высокие».
  • Правило для вентиля ИЛИ: «высокий» выход, если хотя бы один из входов «высокий».
  • Правило для вентиля И-НЕ: «низкий» выход, только в том случае, если все входы «высокие».
  • Правило для вентиля ИЛИ-НЕ: «низкий» выход, если все входы «высокие».
  • Вентиль «Отрицательное И» ведёт себя как вентиль ИЛИ-НЕ.
  • Вентиль «Отрицательное ИЛИ» ведёт себя как вентиль И-НЕ.
  • Правило для вентиля «Исключающее ИЛИ»: «высокий» выход, если логические уровни входов разные.
  • Правило для вентиля «Исключающее ИЛИ-НЕ»: «высокий» выход, если логические уровни входов одинаковы.

См.также

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

Внешние ссылки

  1. ↑ www.allaboutcircuits.com - Multiple-input Gates
Теория по электронике
Постоянный ток
Основные концепты электричества • Статическое электричество • Проводники, диэлектрики и поток электронов • Что такое электрические цепи? • Напряжение и электроток • Сопротивление • Напряжение и электроток в реальной цепи • Условный ток и поток электронов
Закон Ома • Закон Ома – Как напряжение, сила тока и сопротивление связаны друг с другом • Аналогия для закона Ома • Мощность в электрических цепях • Расчёт электрической мощности • Резисторы • Нелинейная проводимость • Построение цепи • Полярность перепада напряжения • Компьютерная симуляция электрических цепей
Правила электробезопасности • Важность правил электробезопасности • Воздействие электричества на психологическое состояние • Путь, который ток проходит перед ударом • Закон Ома (снова!) • Техника безопасности • Первая медицинская помощь при ударе током • Распространённые источники опасности • Проектирование электроцепей с учётом требований безопасности • Безопасное использование приборов для измерения электрических показателей • Данные о влиянии удара током на тело человека
Экспоненциальная запись и метрические приставки • Экспоненциальная запись • Арифметические операции для экспоненциальной записи • Метрические обозначения • Преобразование метрических приставок • Используем ручной калькулятор • Экспоненциальная форма в программе SPICE
Последовательные и параллельные электрические цепи • Что такое «последовательные» и «параллельные» электрические цепи • Простая последовательная цепь • Простая параллельная цепь • Электропроводность • Рассчитываем мощность • Правильно используем закон Ома • Анализ отказов компонентов цепи • Строим простые резистивные цепи
Схемы с делителями напряжения и правила Кирхгофа • Схемы с делителем напряжения • Правило напряжений Кирхгофа (ПНК) • Цепи – делители тока и формула делителя тока • Правило Кирхгофа для силы тока (ПКТ)
Комбинированные последовательно-параллельные схемы • Что такое последовательно-параллельная цепь • Методы анализа последовательно-параллельных резисторных цепей • Перерисовываем избыточно усложнённые схемы • Анализ отказов компонентов (продолжение) • Построение простых резисторных цепей
Измерения в электрических цепях постоянного тока • Что такое измеритель? • Как устроен вольтметр • Как вольтметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен амперметр • Как амперметр влияет на измеряемую цепь • Как устроен омметр • Высоковольтный омметр • Мультиметры • Кельвиновское 4-проводное измерение сопротивления • Мостовые схемы • Как устроен ваттметр • Как самостоятельно сделать ручной калибратор
Сигналы электрического оборудования • Аналоговые и цифровые сигналы • Системы сигналов напряжения • Системы сигналов силы тока • Тахогенераторы • Теромопары • Измерения pH • Тензодатчики
Анализ сети постоянного тока • Что такое сетевой анализ? • Метод токов ветвей • Аналитический метод контурных токов • Метод узловых потенциалов • Введение в сетевые теоремы • Теорема Миллмана • Теорема о суперпозиции • Теорема Тевенена • Теорема Нортона • Эквивалентность схем Тевенена и Нортона • И вновь о теореме Миллмана • Теорема о передаче максимальной мощности • Δ-Y и Y-Δ преобразования
Батареи и системы питания • Поведение электронов при химических реакциях • Батарейные конструкции • Рейтинг батарей • Батареи специального назначения • Практические рекомендации при использовании батарей
Физика проводников и диэлектриков • Введение в физику проводников и диэлектриков • Размеры проводов• Допустимые токовые нагрузки на провода • Предохранители • Удельное сопротивление • Температурный коэффициент сопротивления • Сверхпроводимость • Пробивное напряжение диэлектрика
Конденсаторы • Электрическое поле и ёмкость • Конденсаторы и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на ёмкость конденсатора • Последовательное и параллельное соединение конденсаторов • Практические соображения - Конденсаторы
Магнетизм и электромагнетизм • Постоянные магниты • Электромангетизм • Единицы измерения магнитных величин • Магнитная проницаемость и насыщение • Электромагнитная индукция • Взаимная индукция
Катушки индуктивности • Магнитные поля и индуктивность • Катушки индуктивности и дифференциальное исчисление • Факторы, влияющие на индуктивность • Катушки индуктивности в последовательных и параллельных соединениях • Практические соображения – Катушки индуктивности
Постоянные времени в RC и L/R цепях • Переходные процессы в электрических цепях • Переходные процессы в цепях с конденсатором • Переходные процессы в цепях с катушкой индуктивности • Расчёт напряжения и силы тока • Почему L/R, а не LR? • Комплексные расчёты напряжения и тока • Сложные схемы • Расчёт неизвестного времени
Переменный ток
Основы теории переменного тока • Что такое переменный ток? • Формы волн переменного тока • Измерение величин переменного тока • Расчёт простейшей цепи переменного тока • Фаза переменного тока • Принципы радио
Комплексные числа • Введение в комплексные числа • Векторы и волны переменного тока • Сложение простых векторов • Сложение сложных векторов • Полярная и алгебраическая запись комплексных чисел • Арифметика комплексных чисел • И ещё по поводу полярности переменного тока • Несколько примеров с цепями переменного тока
Реактанс и импеданс – Индуктивность • Резистор в цепи переменного тока (Индуктивность) • Катушка индуктивности в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-индуктивные цепи • Параллельные резистивно-индуктивные цепи • Особенности катушек индуктивности • Что такое «скин-эффект»?
Реактанс и импеданс – Ёмкость • Резистор в цепи переменного тока (Ёмкость) • Конденсатор в цепи переменного тока • Последовательные резистивно-ёмкостные цепи • Параллельные резистивно-ёмкостные цепи • Особенности конденсаторов
Реактанс и импеданс – R/L/C-цепи • Обзор R, X и Z (сопротивление, реактанс и импеданс) • Последовательные R/L/C-цепи • Параллельные R/L/C-цепи • Последовательно-параллельные R/L/C-цепи • Реактивная проводимость и адмиттанс • R/L/C-цепи – что в итоге?
Резонанс • Электрический маятник • Простой параллельный резонанс (колебательный контур) • Простой последовательный резонанс • Применение резонанса • Резонанс в последовательно-параллельных цепях • Добротность и полоса пропускания резонансной цепи
Сигналы переменного тока смешанной частоты • Сигналы переменного тока смешанной частоты - Введение • Прямоугольные волновые сигналы • Другие волновые формы • Подробнее о спектральном анализе • Эффекты в электрических цепях
Фильтры • Что такое фильтр? • Низкочастотные фильтры • Высокочастотные фильтры • Полосовые фильтры • Полосно-заграждающие фильтры • Резонансные фильтры • Подводя итоги по фильтрам
Трансформаторы • Взаимная индуктивность и основные операции • Повышающие и понижающие трансформаторы • Электрическая изоляция • Фазировка • Конфигурации обмотки • Регулировка напряжения • Специальные трансформаторы и приложения • Практические соображения – Трансформаторы
Многофазные цепи переменного тока • Однофазные системы питания • Трёхфазные системы питания • Чередование фаз • Устройство многофазного двигателя • Трёхфазные Y- и дельта-конфигурации • Трёхфазные цепи с трансформатором • Гармоники в многофазных энергосистемах • Гармонические фазовые последовательности
Коэффициент мощности • Мощность в резистивных и реактивных цепях переменного тока • Истинная, реактивная и полная мощность • Расчёт коэффициента мощности • Практическая коррекция коэффициента мощности
Измерение цепей переменного тока • Вольтметры и амперметры переменного тока • Измерение частоты и фазы • Измерение мощности • Измерение качества электроэнергии • Мостовые схемы переменного тока • Измерительные преобразователи переменного тока
Двигатели переменного тока • Введение в двигатели переменного тока • Синхронные двигатели • Синхронный конденсатор • Двигатель с магнитным сопротивлением • Шаговые двигатели • Бесщёточный двигатель постоянного тока • Многофазные асинхронные двигатели Теслы • Асинхронные двигатели с фазным ротором • Однофазные асинхронные двигатели • Прочие специализированные двигатели • Сельсин-двигатели (синхронизированные двигатели) • Коллекторные двигатели переменного тока
Линии передачи • Кабель на 50 Ом? • Электрические цепи и скорость света • Характеристический импеданс • Линии передачи конечной длины • «Длинные» и «короткие» линии передачи • Стоячие волны и резонанс • Преобразование импеданса • Волноводы
Полупроводники
Усилители и активные устройства • От электрики к электронике • Активные и пассивные устройства • Усилители • Коэффициент усиления • Децибелы • Абсолютные дБ-шкалы • Аттенюаторы
Теория твердотельных приборов • Введение в теорию твердотельных устройств • Квантовая физика • Валентность и кристаллическая структура • Зонная теория твёрдых тел • Электроны и «дырки» • P-N-переход • Полупроводниковые диоды • Транзисторы с биполярным переходом • Полевые транзисторы • Полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET) • Тиристоры • Методы производства полупроводников • Сверхпроводящие устройства • Квантовые устройства • Полупроводниковые приборы в SPICE
Диоды и выпрямители • Диоды и выпрямители – Введение • Проверка диодов мультиметром • Номинальные характеристики диодов • Схемы выпрямителей • Пиковый детектор • Схемы ограничителей напряжения • Схемы фиксаторов уровня • Умножители напряжения (удвоители, утроители, учетверители и т.д.) • Схемы коммутации индуктивных нагрузок • Диодные схемы коммутации • Что такое диод Зенера (стабилитрон)? • Диоды специального назначения • Прочие диодные технологии • Модели диодов в SPICE
Биполярные транзисторы • Транзисторы с биполярным переходом (ТБП) – Введение • Транзистор с биполярным переходом (ТБП) как переключатель • Проверка транзистора с биполярным переходом (ТБП) с помощью мультиметра • Активный режим работы транзистора с биполярным переходом (ТБП) • Усилительный каскад с общим эмиттером • Усилительный каскад с общим коллектором • Усилительный каскад с общей базой • Каскодный усилитель • Методы смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Расчёт смещения для транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Взаимодействие входа и выхода в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Обратная связь в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Импеданс усилителя • Токовые зеркала в транзисторах с биполярным переходом (ТБП) • Параметры и корпуса транзисторов с биполярным переходом (ТБП) • Особенности транзисторов с биполярным переходом (ТБП)
Полевые транзисторы • Полевые транзисторы (JFET) – Введение • Полевой транзистор (JFET) как переключатель • Проверка полевого транзистора (JFET) с помощью мультиметра • Активный режим работы полевого транзистора (JFET)
Полевые транзисторы с изолированным затвором • Полевые транзисторы с изолированным затвором – Введение • Обедняющие полевые транзисторы с изолированным затвором • Биполярные транзисторы с изолированным затвором
Тиристоры • Гистерезис • Газоразрядные лампы • Диод Шокли (динистор) • DIAC (симметричный динистор) • Управляемый кремниевый выпрямитель (SCR-тиристор) • TRIAC (симметричный тринистор, триак) • Оптотиристоры • Однопереходной транзистор • Управляемый кремниевый коммутатор (SCS-тиристор) • Тиристоры с полевым управлением
Операционные усилители • Операционные усилители (ОУ) – Введение • Несимметричные и дифференциальные усилители • «Операционный» усилитель • Отрицательная обратная связь • Делитель напряжения в цепи обратной связи • Аналогия для делителя напряжения в цепи обратной связи • Преобразование сигнала напряжения в сигнал тока • Схемы усреднителя и сумматора • Построение дифференциальных усилителей • Инструментальный (измерительный) усилитель • Схемы дифференциатора и интегратора • Положительная обратная связь • Практические аспекты ОУ • Модели операционных усилителей
Практические аналоговые полупроводниковые схемы • Электростатический разряд • Схемы источников питания • Схемы усилителей • Осцилляторные схемы • Радиосхемы • Вычислительные схемы • Измерительные схемы
Приводы двигателей постоянного тока • Широтно-импульсная модуляция
Электронные лампы • Электронные лампы – Введение • История электронных ламп – с чего всё началось • Триод • Тетрод • Силовой лучевой тетрод • Пентод • Комбинированные электронные лампы • Характеристики электронных ламп • Ионизированные (газовые) электронные лампы • Индикаторные электронные лампы • Микроволновые электронные лампы • Сравниваем электронные лампы и полупроводники
Цифровая электроника
Системы счисления • Числа и способы их выражения • Системы счисления • Сравниваем десятеричные и двоичные числа • Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления • Восьмеричные и шестнадцатеричные числа преобразовываем в десятеричные • Преобразование из десятеричной системы счисления
Двоичная арифметика • Числа и системы счисления • Двоичное сложение • Отрицательные двоичные числа • Двоичное вычитание • Двоичное переполнение • Наборы битов
Логические вентили • Цифровые сигналы и вентили • Вентили «НЕ» • «Буферные» вентили • Вентили с более чем одним входом • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «И-НЕ» и «И» • Транзисторно-транзисторная логика вентилей «ИЛИ-НЕ» и «ИЛИ» • Схемы КМОП-вентилей • Специальные выходы в вентилях • Универсальность вентилей «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ» • Уровни напряжения для «высоких» и «низких» логических сигналов • Вентильные DIP корпусы
Переключатели • Типы переключателей • Как устроены контакты переключателей • «Нормальное» состояние контакта и последовательное замыкание/размыкание • «Дребезжание» контактов
Электромеханические реле • Устройство реле • Контакторы • Реле с задержкой времени • Защитные реле • Твердотельные реле
Релейная логика • «Лестничные» диаграммы • Функции цифровой логики • Разрешающие и блокирующие схемы • Схемы управления двигателем • Отказоустойчивость • Программируемые логические контроллеры (ПЛК)
Булева алгебра • Булева алгебра – Введение • Логическая арифметика • Булевы алгебраические тождества • Булевы алгебраические свойства • Логические правила для упрощения • Примеры упрощения схем • Функция «Исключающее ИЛИ»: вентиль XOR • Законы де Моргана • Преобразование таблиц истинности в логические выражения
Карты Карно • Карты Карно – Введение • Диаграммы Венна и множества • Булевы соотношения на диаграммах Венна • Преобразование диаграмм Венна в карты Карно • Карты Карно, таблицы истинности и логические выражения • Упрощение логики с помощью карт Карно • Бо́льшие карты Карно с 4-мя переменными • Минтермы и макстермы в реализациях • Обозначения сумм и произведений • Поля «безразличия» на картах Карно • Бо́льшие карты Карно с 5-ю и 6-ю переменными
Функции комбинационной логики • Функции комбинационной логики – Введение • Неполный сумматор • Полный сумматор • Декодер • Кодер • Демультиплексоры • Мультиплексоры • Совместное использование множественных комбинационных схем
Мультивибраторы • Цифровая логика с обратной связью • SR-защёлка • Вентильная SR-защёлка • D-защёлка • Защёлки с запуском по фронту сигнала: триггеры • JK-триггер • Триггеры с асинхронными входами • Моностабильные мультивибраторы
Схемы последовательностей • Двоичная счётная последовательность • Асинхронные счётчики • Синхронные счётчики • Конечные автоматы
Сдвиговые регистры • Сдвиговые регистры – Введение • Сдвиговые регистры: последовательный вход, последовательный выход (SISO) • Сдвиговые регистры: параллельный вход, последовательный выход (PISO) • Сдвиговые регистры: последовательный вход, параллельный выход (SIPO) • Универсальные сдвиговые регистры: параллельный вход, параллельный выход (PIPO) • Кольцевые счётчики
Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразования • Цифро-аналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые (АЦП) преобразования – Введение • ЦАП R/2nR: цифро-аналоговый преобразователь с двоично-взвешенным входом • ЦАП R/2R: (цифро-аналоговый преобразователь) • Параллельные АЦП • Цифровые ступенчатые АЦП • АЦП с последовательным приближением • Отслеживающий АЦП • Скатные (интегрирующие) АЦП • Дельта-сигма АЦП • Практические аспекты схем АЦП
Цифровая связь • Цифровая связь – Введение • Сети и шины • Потоки данных • Типы электрических сигналов • Оптическая передача данных • Топология сети • Сетевые протоколы • Практические аспекты цифровой связи
Цифровое хранилище (память) • Почему «цифровое»? • Понятия и концепции цифровой памяти • Современная немеханическая память • Устаревшие немеханические технологии памяти • Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) • Память с движущимися частями: «Приводы»
Принципы цифровых вычислений • Двоичный сумматор • Таблицы поиска • Конечные автоматы • Микропроцессоры • Микропроцессорное программирование
Справочные материалы
Полезные уравнения и коэффициенты пересчёта • Уравнения и законы для цепей постоянного тока • Правила последовательных цепей • Правила параллельных цепей • Эквивалентные значения компонентов в последовательных и параллельных цепях • Уравнение ёмкости конденсатора • Уравнение катушки индуктивности • Уравнения постоянной времени • Уравнения цепей переменного тока • Уравнения для децибел • Метрические приставки и преобразования единиц измерения
Цветовая маркировка • Цветовая маркировка резисторов • Цветовая маркировка проводки • Инфографика цветовой маркировки проводки
Таблицы проводников и диэлектриков • Таблица калибров медной проволоки • Таблица допустимых нагрузок для медного провода • Коэффициенты удельного сопротивления • Таблица температурных коэффициентов сопротивления • Критические температуры для сверхпроводников • Диэлектрическая прочность изоляторов
Справочник по алгебре • Основные алгебраические тождества • Основные свойства арифметики • Свойства степеней • Извлечение корней • Важные константы • Логарифмы • Формулы сокращённого умножения • Квадратное уравнение • Прогрессии • Факториалы • Решение систем уравнений: метод подстановки и метод сложения
Справочник по тригонометрии • Тригонометрия прямоугольного треугольника • Тригонометрия произвольного треугольника • Тригонометрические формулы • Гиперболические функции
Справочник по исчислению • Формулы вычисления пределов • Производная числа • Общие производные • Производные показательных функций с основанием e • Производные простых тригонометрических функций • Правила вычисления производных • Первообразная (неопределённый интеграл) • Общие первообразные • Первообразные показательных функций от числа e • Правила вычисления первообразных • Определённые интегралы и основная теорема исчисления • Дифференциальные уравнения
Использование программы SPICE для моделирования электрических схем • Программа моделирования электрических цепей SPICE — Введение • История программы SPICE • Основы программирования в SPICE • Интерфейс командной строки • Компоненты электрических схем • Опции для проведения анализа • Странные особенности программы SPICE • Примеры электрических цепей и списков связей
Устранение неполадок – теория и практика • Вопросы, которые следует задать, прежде чем продолжить • Общие советы по устранению неполадок • Конкретные методы устранения неполадок • Вероятные сбои в проверенных системах • Вероятные сбои в непроверенных системах • Возможные ментальные ловушки
Схематические обозначения элементов цепи • Провода и соединения • Источники питания • Типы резисторов • Типы конденсаторов • Катушки индуктивности • Взаимные катушки индуктивности • Переключатели с ручным управлением • Управляемые процессом переключатели • Переключатели с электрическим приводом (реле) • Соединители • Диоды • Биполярные транзисторы • Переходные транзисторы с полевым эффектом (JFET) • Транзисторы с полевым эффектом с изолированным затвором (IGFET или MOSFET) • Гибридные транзисторы • Тиристоры • Интегральные схемы • Электронные лампы
Периодическая таблица химических элементов • Таблица Менделеева
Эксперименты
Введение • Электроника как точная наука • Обустраиваем домашнюю лабораторию
Основные концепции и испытательное оборудование • Использование вольтметра • Использование омметра • Очень простая схема • Использование амперметра при измерении силы тока • Закон Ома • Нелинейное сопротивление • Рассеяние мощности • Цепь с переключателем • Эксперимент по электромагнетизму • Эксперимент с электромагнитной индукцией
Электрические цепи постоянного тока • Электрические цепи постоянного тока – Введение • Последовательные источники питания • Параллельные источники питания • Делитель напряжения • Делитель тока • Потенциометр как делитель напряжения • Потенциометр как реостат • Прецизионный потенциометр • Ограничение диапазона реостата • Термоэлектричество • Мультиметр своими руками • Чувствительный детектор напряжения • Потенциометрический вольтметр • 4-проводное измерение сопротивления • Простейший компьютер • Картошка-батарейка • Зарядка и разрядка конденсатора • Индикатор скорости изменения
Электрические цепи переменного тока • Электрические цепи переменного тока – Введение • Трансформатор – блок питания • Сборка трансформатора • Переменный индуктор • Чувствительный аудиодетектор • Обнаружение магнитных полей переменного тока • Обнаружение электрических полей переменного тока • Альтернатор – автомобильный генератор • Асинхронный двигатель • Асинхронный двигатель побольше • Фазовый сдвиг • Погашение звука • Музыкальный синтезатор как генератор сигналов • ПК-осциллограф • Анализ волновых сигналов • Колебательный контур • Сигнальная связь
Дискретные полупроводниковые схемы • Дискретные полупроводниковые схемы – Введение • Коммутирующий диод • Полупериодный выпрямитель • Двухполупериодный мостовой выпрямитель • Двухполупериодный выпрямитель с центральным отводом • Цепь «выпрямитель/фильтр» • Регулятор напряжения • Транзистор как переключатель • Датчик статического электричества • Датчик импульсного света • Повторитель напряжения • Усилитель с общим эмиттером • Многокаскадный усилитель • Как построить схему токового зеркала • JFET – регулятор тока • Дифференциальный усилитель • Простой операционный усилитель • Аудио осциллограф • Ламповый аудио усилитель
Аналоговые интегральные схемы • Аналоговые интегральные схемы – Введение • Компаратор напряжения • Прецизионный повторитель напряжения • Неинвертирующий усилитель • Высокоимпедансный вольтметр • Интегратор • Аудио осциллограф на таймерной схеме 555 • Наклонный генератор на таймерной схеме 555 • ШИМ-контроллер мощности • Аудиоусилитель класса B
Цифровые интегральные схемы • Цифровые интегральные схемы – Введение • Основная функция вентилей • SR-защёлка на основе вентилей «ИЛИ-НЕ» • SR-защёлка на основе вентиля «И-НЕ» с входом разрешения • SR-триггер на основе вентиля «И-НЕ» • Светодиодный секвенсор • Простейший кодовый замок • 3-битный двоичный счётчик • 7-сегментный дисплей
Таймерные схемы 555 • Интегральный таймер 555 • Триггер Шмитта на интегральном таймере 555 • Гистерезисный осциллограф на интегральном таймере 555 • Моностабильный мультивибратор на интегральном таймере 555 • Минимальное количество комплектующих для КМОП-схемы 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на синих светодиодах • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на светодиодах обратного хода • КМОП-схема 555 проблескового прибора длительного действия на красных светодиодах

Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Электроника:Цифровая_электроника/Логические_вентили/Вентили_с_более_чем_одним_входом&oldid=2295511