Проводная логика в цифровой электронике
Проводная логика — это тип цифровой логики, в котором некоторые логические операции выполняются путем прямого соединения выходов одного или нескольких логических элементов. Этот подход определяется электрическими свойствами задействованных затворов. Логический вентиль, который использует только пассивные компоненты, такие как диоды и резисторы, для реализации булевой алгебры, известен как проводное логическое соединение . Элемент И или ИЛИ может быть построен с использованием проводной логики. Восстановление уровня отсутствует, и построить НЕ ворота невозможно.
Проводная логика с использованием подтягивающего резистора и диода
Проводное И-соединение: проводное И-соединение является типом вентиля И. Эта функция построена с использованием подтягивающего резистора и диода для каждого входа.
Диоды используются для передачи положительного напряжения с выхода C на входные источники A и/или B. Напряжение источника направляется на выход C, когда положительное напряжение больше или равно всем источникам входа (т.е. A и Б). Это применимо только к сценариям с двумя входами, потому что логический элемент И может принимать любое количество входов. Согласно таблице истинности, выход C определяется входами A и B.
Таблица истинности вентиля И:
| Входы | Выход | |
|---|---|---|
| А | Б | С |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Вместо диодов для реализации операции проводного И используются выходы TTL-затвора с открытым коллектором. Простое подключение выходов затвора к нагрузочному резистору с общим коллектором позволит выполнить операцию проводного И.
Проводное соединение ИЛИ: проводное соединение ИЛИ использует подтягивающий резистор и один диод на каждый вход для достижения логического логического действия логического элемента ИЛИ.
Напряжение с любого входа подается непосредственно на выход C через соответствующий диод. Выхода не будет, если на каком-либо входе нет напряжения/логики. В соединении ИЛИ источник положительного напряжения, присутствующий в соединении И, заменяется землей. Также обратите внимание на расположение диодов относительно логического элемента И. Подобно соединению И, соединение ИЛИ допускает только один выход и любое количество входов. Согласно таблице истинности, выход C определяется входами A и B.
Таблица истинности ворот ИЛИ:
| Входы | выход | |
|---|---|---|
| А | Б | С |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
Проводная логика с использованием вентилей с открытым коллектором:
Схема с открытым коллектором является реализацией электрического логического устройства, в котором выход устройства создается выводом коллектора с разомкнутой цепью выходного транзистора. Из-за этого выход устройства имеет активный низкий уровень, а активный высокий уровень необходимо установить с помощью подтягивающего резистора. Используя эти компоненты, можно реализовать проводные логические шины или управлять нагрузками с высоким напряжением питания.
За исключением вентилей ИЛИ, микросхемы с открытым коллектором доступны для большинства типов логики, включая И, И-НЕ и т. д. Затворы с открытым коллектором, с другой стороны, могут использоваться для реализации проводных функций И и проводного ИЛИ. Если выходы двух вентилей без открытых коллекторов находятся в противоположных логических состояниях, выход логического 0 вентиля будет пытаться поглотить больший ток, чем может дать вентиль логической 1, что, вероятно, приведет к повреждению. В результате выходы этих вентилей не должны быть соединены вместе. При использовании затворов с открытым коллектором (или стоком) выход затвора с логическим 0 будет потреблять ток от внешнего подтягивающего резистора Re, а любой другой затвор с открытым коллектором, который подключен и пытается вывести логическую 1, будет иметь свой выходной транзистор. выключен и, следовательно, не является источником тока.
Функция проводного И: если два или более выхода затвора с открытым коллектором соединены вместе, любой затвор с выходом логического 0 подтянет все остальные подключенные выходы к логическому 0, обеспечивая вывод логического 0 на выходе X; однако, если все подключенные выходы находятся в логической 1, то X будет в логической 1, действие «невидимого» логического элемента И.
Функция проводного ИЛИ: также возможно создать функцию проводного ИЛИ с использованием вентилей с открытым коллектором (или стоком), как показано на рис. проводное ИЛИ, хотя рассуждение немного сложнее, поскольку используется отрицательная логика. Схема используется без применения физического элемента ИЛИ для получения булевой функции (A•B)+(C•D). За исключением двух вентилей И-НЕ с открытым коллектором вместо двух вентилей И с открытым коллектором, схема очень похожа на проводную схему И. Однако ключевым отличием этой схемы является использование отрицательной логики для создания функции ИЛИ из того, что изначально выглядит как функция И.