Соответствующая таблица истинности представлена на рис. 2.5, е. Как следует из таблицы, выход принимает значение 1 только в том случае, когда на обоих входах действует 0.

На рис. 2.6, а показан вентиль И. Он дает на выходе 1 только в том случае, когда на входе Л и на входе В также действует 1. Таблица истинности приведена на рис. 2.6, е.

На рис. 2.6,6 изображена эквивалентная схема вентиля. Для представления вентиля И использована пара (для входов А ъ В) последовательно соединенных переключателей. Напряжение в точке С будет только в том случае, когда оба переключателя, и А, и В, будут замкнуты.

Вариант вентиля И с инвертированием на выходе представляет собой вентиль НЕ И (рис. 2.7). Условное обозначение элемента не отличается от условного обозначения вентиля И, за исключением того, что у вентиля НЕ И выход помечается кружком, обозначающим инвертирование. Вентиль такого типа можно представить парой последовательно соединенных простых однополюсных переключателей, подключенной параллельно нагрузке. Нуль в точке С будет только в том случае, если оба переключателя, и Л, и В, будут замкнуты.

Вентиль НЕ И - одна из тягловых лошадок цифровой электроники, и скоро вы сможете в этом убедиться. Одной из самых популярных интегральных схем, реализующих функцию НЕ И, является ТТЛ-схема типа 7400. В эту ИС входят четыре вентиля НЕ И, работающих от одного источника питания.

у) -

5в пост /тголсг С -о

Входы Выход

Рис. 2.6. Условное обозначение вентиля И (а); эквивалентная схема на переключателях (б); таблица истинности (s).

л В

SB пост, тока

Рис. 2.7. Условное обозначение вентиля НЕ И (а); эквивалентная схема на переключателях (б); таблица истинности (в).

Вентиль НЕ И будет работать как инвертор, если его входы соединить между собой или на один из входов подать +5 В. Схема типа 7400 дает высокий уровень напряжения на выходе (1), если на каком-либо из входов действует низкий уровень (0). Низкий уровень на выходе будет только в том случае, когда на обоих входах уровень напряжения высокий.

Следует учесть, что обозначения, которые присваиваются цифровым логическим интегральным схемам, ориентированы на использование положительной логики. То же самое устройство» может обладать совершенно иными свойствами, если используется отрицательная логика. Конечно, инвертор останется инвертором независимо от того, какая логика используется, но-остальные вентили приобретут совершенно другие свойства. В общем справедливо следующее утверждение: при использовании отрицательной логики вентиль И для положительной логики работает как вентиль ИЛИ, а вентиль НЕ И - как вентиль НЕ ИЛИ. Для того чтобы не возникало путаницы, во многих каталогах схемы, подобные ТТЛ-схеме типа 7400, определяются как вентили типа НЕ И/НЕ ИЛИ. Однако при использовании положительной логики они работают как вентили НЕ И.

На рис. 2.8 изображены временные диаграммы, которые показывают, как изменяется сигнал на выходе различных типов вентилей в зависимости от всевозможных комбинаций повторяющихся последовательностей входных импульсов.

Пример, приведенный на рис. 2.8, а, иллюстрирует свойства, характеризующие реакцию вентиля И. Положительный импульс на выходе С будет получен только в том случае, когда оба входа, и А, и В, также положительны. Как показывает рис. 2.8, б, совершенно противоположную реакцию имеет вентиль НЕ И. Вспомним, что выход вентиля НЕ И имеет высокий уровень, если на каком-либо из входов действует низкий уровень. Выход имеет низкий уровень, только когда и на входе А, и на входе В действует высокий уровень.

На рис. 2.8, в и г показана реакция вентилей ИЛИ и НЕ ИЛИ соответственно. Высокий уровень с выхода вентиля ИЛИ будет сниматься всякий раз, когда высокий уровень будет действовать на каком-либо из его входов. С другой стороны, вентиль НЕ ИЛИ дает высокий уровень на выходе всякий раз, когда на обоих его входах действует низкий уровень. Уровень на выходе будет низким, если на каком-либо из входов будет действовать высокий уровень. И снова мы сталкиваемся здесь с двойственностью работы схем по положительной и отрицательной логике.

Реакция инвертора на входной сигнал показана на рис. 2.8, (3. Эта простая, но зачастую основная для устройства схема дает высокий уровень на выходе, когда на входе действует низкий уровень, и низкий уровень на выходе, когда на входе - высокий уровень.

а и

А

„гъгиитлл

S НЕ и А -

в или

г НЕит А -

д Инвертор

Рис. 2.8. Временные диаграммы для некоторых распространенных вентилей.

Сложилось несколько семейств интегральных схем цифровых логических элементов. Около десяти лет назад появилось семейство ИС с резисторно-транзисторной логикой (РТЛ). Схемы, принадлежавшие к этому семейству, имели низкое быстродействие и целый ряд недостатков, но их спасало то, что никакие замыкания и размыкания на входах и выходах схем не могли вывести их из строя при условии, что напряжение в схеме не превышало 3,6 В.