HARDWARE POČÍTAČOV

Elementárne obvody číslicovej techniky
   Základné obvody AND, OR a  NOT umožňujú vytvoriť ľubovolný obvod riešiaci rovnicu Booleovej algebry. 

 

OR
a b i y
0 0 0 0
0 1 i 1
1 0 i 1
1 1 i 1

    Funkcia OR t.j. "ALEBO"  - logický súčet realizovaná dvomi tranzistormi. Privedením kladného napätia na vstupy a alebo b  t.j. logickej 1, sa  spustí prúd  i  ktorý skratuje kolektory tranzistorov  voči zemi. Na vstupe 1 invertora sa objaví logická  0 ktorá nastaví na jeho výstupe logickú  1.     

    Riadenie jedničkou - znamená, že tento obvod potrebuje aktívne riadiace napätie  privedené  na  vstupy  a alebo b t.j. logickú 1aby sa dosiahol požadovaný účinok. 

Neutrálny stav, ktorý nič nezmení  znamená:  Nepriviesť napätie, resp. uzemniť t.j. priviesť logickú 0 na vstupy a alebo b .

AND
a b i y
0 0 0 0
0 1 0 0
1 0 0 0
1 1 i 1
 

 

Funkcia AND t.j.  "A SÚČASNE"  -  logický súčin  realizovaná dvomi emitormi tranzistora T1 v prípade a)  resp. dvomi diodami Da  Db v  prípade b).  V prvom pripade privedením nízkeho potenciálu napätia t.j. logickej  na vstupy a alebo b sa spustí prúd  do zeme, ktorý zníži potenciál na kolektore tranzistora T1 a bázy tranzistora T2 a tým zabráni tečeniu prúdu  cez odpor R1 do bázy bázy T2, ktorý sa uzavrie a zvýši potenciál na kolektore z logickej 0   na logickú  1. Rovnakú funkciu plnia paralelne pripojené diody na bázu  tranzistora   T1 na obr. b). V stave logických jednotiek t.j. privedeného vysokého potenciálu na vstupy a a b resp. "neuzemnenia" týchto vstupov (ide o riadenie logickou  0)  odpor R1 otvára tranzistor T1 prietokom bázového prúdu, ktorý naviac zosílí  prúdu i ktorý otvorí tranzistor T2. V prípade privedenia nízkeho potenciálu t.j. logickej 0 na ľubovolný vstup a, b skratujú diody bázový prúd T1 do zeme a zablokujú tento tranzistor, ako ak tranzistor T2 na kolektore ktorého sa objaví vysoký potenciál t.j. logická 1

Riadenie nulou - znamená, že tento obvod potrebuje aktívne uzemniť vstupy  a alebo b t.j. priviesť  logickú 0 aby sa dosiahol požadovaný  účinok.. 

Neutrálny stav, ktorý nič nezmení  znamená:  Nechať vstupy neošetrené, resp. pripojiť ich na vyššie napätie (2,5 - 5V) t.j. priviesť  logickú 1 na vstupy a alebo b .

NOT
a y
0 1
1 0

         Funkcia  NOT t.j. "NEGÁCIA" - logický doplnok (complement) je tvorená jedným tranzistorom.  Pri privedení kladného napätia  na vstup bázy tranzistora T1 odpovedajúceho logickej úrovni  1 sa tento otvorí a spustí prúd  i , ktorý zníži potenciál kolektoru na logickú 0. Privedenie nízkeho potenciálu na bázu tranzistora T1 - t.j. vytvorením skratu voči zemi  - sa tranzistor uzavrie a na jeho kolektore sa objaví plné napájacie napätie t.j. logická  1. Značka napravo nahradzuje v schémach značku funkcie NOT - jej názov je  INVERTOR

Riešením logických rovníc sa zaoberá  Booleova algebra. Jednou z dôležitých pravidiel je De Morganovo pravidlo ktorého princíp je podstatou transformacie logického vyjadrenia  prvkami AND, OR a NOT na vyjadrenia typu NAND (t.j. negovaný AND) a  NOR  (negovaný OR). 

Pri riešení rovníc v Boolovej algebre platí zásada: Všetko čo sa dá vyjadriť pomocou funkcií AND, OR a NOT dá sa nahradiť funkciou NAND a NOR! 

NAND
a b y
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0

Ak v obvodovej schéme obvodu AND vynecháme na konci  INVERTOR  dostaneme funkciu NAND. V schéme zapojenia obvodu AND, koncový stupeň funguje ako jednotka NOT. Preto v podstate jednoduchšie zapojenie bez INVERTORA má negované výstupy.  Ako vidno, pre výrobu je súčiastka NAND jednoduchšia ako AND, je lacnejšia a preto sa častejšie používa.  
NOR
a b y
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0

Ak v obvodovej schéme obvodu OR vynecháme na konci INVERTOR dostaneme funkciu NOR. V schéme zapojenia obvodu OR tranzistory svojim zapojením vykonávajú súčasne aj funkciu NOT.  Výrobne je súčíastka NOR jednoduchšia, preto sa podobne ako NAND častejšie využíva. 
XOR
a b y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0


Funkcia NON EKVIVALNCIA je veľmi užitočná pri vyhodnocovaní logických stavov. Jej funkcia je využívaná napríklad v sčítačkách binárnych čísel. 
..
 
..
..
 
..

Author Ing.  JANOUŠEK  Jaroslav.
Copyright © 2003   ManINFO.  All rights reserved.
Revised: november 17, 2003 .