Логикалық функциялар

Импульсті санағыштар.Саналған электрлік импульстердің санын разряд бойынша ұяшықтарға жинастыратын құрылымдық санағыштар деп атайды.Бұл ұяшықтардың бәрі сандардың кіші разрядтары үшін болса,басқалары үлкен разрядтар үшін болады.Санағыштар басқару құрылғыларында және ЭЕМ-ның блоктарында,ақпараттарды түрлендіргіштерде,өлшеу техникаларында,сандарды басқару аппараттарында және басқа да автоматтық құрылғыларды кеңінен қолданылады.Санағыштар көптұрақтылық схемаға біріктірілген триггерлер мен логикалық элементтердің құрылымдарының негізінде жасалынады.Санағыштар көптеген белгілеріне қарай ажыратылады.Функциялық белгілеріне қарай қосындыланатын,азайтылатын немесе реверстендіретін деп бөлінеді.Ұяшықтардың разрядтарының арасындағы байланыс тізбегінің түрі бойынша (бұдан әрі разрядтар арасында) санағыштар: тікелей байланыстағы,тасымалдау және құрама (комбинацияланған) тізбегінің санағышы деп ажыратылады.Өз кезегінде тікелей байланыстағы санағыштар тізбектей,параллель және аралас деп бөлінеді.Санағыштарды жіктеудің (классификациялаудың) басқа да бір түрі бар.Қосындылаушы санағыштар оларға келіп түскен импульстер қосындыланып,сонда сақталынады.Азайтқыш санағыштар әуелде санағышқа сақтаулы тұрған сандардан келіп түскен импульстердің санын алып тастайды.Реверстік санағыштар сигналдардың таңбаларына қарай импульстерді қосу және алу амалдарын орындайды.Тікелей байланысты санағыштарғда үлкен разрядты кірісі мен кіші ақпараттық шығыстың арасында реактивтік үзбе болмайды,сондықтан үлкен разрядтар шығыстың кіші сигналдарының деңгейімен басқарыла береді.Ал тасымалдау санағыштарында реактивтік байланыс бар,мысалы,конденсаторлар және басқару импульспен жүзеге асырылады.Ең соңында,санағыштық тізбектің қызметінде әрбір үлкен (і+1)-ші разрядтың жіберілуі шығыстың алдыңғы і-ші кіші разрядтарына келіп түседі.Санағыштар бірсымды,екісымды және көпсымды болып бөлінеді.Импульстер тасымалдау тізбегінде біртіндеп әсер ететін бірсымды санағыштың схемасы 17.12-суретінде көрсетілген.Оның сыйымдылығы сегіз импульсті болады.Ол үшін триггерден тұрады: Т1,Т2 және Т3.Олардың біріншісі принциптік схемамен,екінші және үшіншісі-шартты белгілермен берілген.Бұл суретте төменгі разряд шеткі сол жақта орналасқан,ал іс жүзінде оның құрылымын әрқашан да шеткі оң жаққа орналастырады.Себебі оның жұмысына талдау жасағанда,солдан оңға қарай жүргізген ыңғайлы болады,ал санау,керісінше,оңнан солға қарай жүргізіледі.Әрбір ұяшық екілік санының бір разрядына арналған.Барлық триггерлер бірдей схема орындалған.Айырмашылықтары,тек  төменгі разрядтық триггердің басқа триггерлермен салыстырғанда әсерінің шапшаңдығын өте үлкен,сондықтан оған жоғары жиілікті компоненттер қолданылады.

Транзистордың базаларына қосылған триггерлердің  екі кіріс тізбек НЕМЕСЕ элементі болады.Оның бірі u_сан санау импульстері үшін арналған,екіншісі триггерлерді бастапқы қылпана, 0-ге Келтіру ескі көрсеткіштері алып тастау, үшін шығысы жоғары раззрядтар кіріс санағына қосылған.Инверстік шығыстар Q да шығарылады.Санағышы қажетті энергия – Е_к қысқышына және корпусқа жеткізіледі; схемада ығысу тізбегі көрсетілмеген.

Санағыштың принципі триггерлерге келіп түскен u_сан сигналдардың өлшеусіз уақыт қосылған есте ұсталынып тұруға негізделген.Санақ алдында баолық триггерлерді бастапқы күйіне келтіріп, 0-ге келтіруге айтарлықтай ұзаққа жабатындай бір импульсті береді.Схеманың сол жағындағы транзисторлар жабылады,олардың коллекторларында 1-ге сәйкес келетін потенциалдар пайда болады,ал оң жағы – ашылады (Q=0). Санағыштың жұмысын 17.13-суретінлегі графикпен бақылау ыңғайлы.Т₁ санақ кірісіндегі бірінші импульс бұл триггерді басқа орнықты күйге ауыстырады: V1 транзисторы ашылады,V5 жабылады,оның шығысында Q=1 сигналы пайда болады.Оның коллекторының оң потенциалдың ырғып кетуі Т₂ – триггерінің күйін өзгертпейді, себебі импульс – 1-ден 0-ге дейін өзгереді.Екінші импульстен кейін V5 транзисторы ашылады,бірақ оның шығысында екінші Т₂ триггері түсірілетіндей теріс потенциал пайда болады:оның сол жақ транзисторы жабылып,оң жақтағысы ашылады.Үшінші импульс сол транзистордың Т₁ триггерін өткізгіштік күйге келтіреді;бұл кезде жабылатын V5 транзисторы Т₂ триггерінің күйіне ықпал жасамайды.Төртінші импульс триггерлерінің біріншісіне де және екіншісіне де қайтадан жөнелтіледі.Т₂ триггерінің іске кірісуі,Т₁ триггерінің шығысындағы кернеудің төмендеп,соның әсерінен Т₂-нің кірісінде теріс импульс пайда болуынан болады.Осы мезетте екінші Т₂ триггерінде нөлдік потенциал болады; төңкерілу кезінде теріс кернеудің шайқалуынан үшінші Т₃ триггері жұмыс істеп кетеді.Егер триггерлердің шығыстарындағы индикатор шамын қойса,яғни үлкен разрядқа шамды сол,ал кіші разрядқа оң жағынан қойса,онда 100 деген күйді тіркейді,яғни үшінші триггердің шамы жанады да біріншісі мен екіншісі жанбайды,бұл төрт бекітілген импульсті білдіреді.Бесінші,алтыншы және жетінші импулстер триггерлердің біріншісін (3 рет) және (1 рет) жұмысқа қосылуына мүмкіндік жасайды.Жетінші импульстен кейін индикатор 111-ді жарық қылады-барлық шамдар жанады.Сегізінші импульс барлық разрядтағы әсер ету үшін теріс импульс шығарады.Санағыштың жұмысын талдаудан мына қасиетті байқауға болады: ол кіріс импульсінің жиілігін бөледі.Бір триггерлік ұяшық жиілікті 2-ге бөледі, екі триггерлікті 4-ке т.с.с бөледі.Санағыш n тізбектей жалғанған n ұяшықтан тұрса жиілікті 2ⁿ есе бөледі.График санағыштың импульс бөлудегі қабілетін жақсы көрнекілікпен иллюстрациялайды.Іс жүзінде осы қасиеттер жиі қолданылады.

 Азайтқыштық  санағыштар (оларды қазір кері санағыш деп те атайды) қосындылаушы санағыштар өзгешелігі кейінгі триггерлердің әрқайсысының санақ кірісі алдыңғы триггерлердің тікелей шығысына емес, Q инверсіне қосылады.Екінші ерекшелігі бастапқы күйде барлық разрядтары немесе разрядтың бөліктері нөлмен емес, азайатын санның бірліктерімен толады.Алдын ала белгіленген санды азайту керек болғанда, импульстер кіріске келіп түсіп,триггерлер біріншісінен бастап ақырына дейін іске қосылып,со тағайындалған санды азайтады.

Реверстік санағыш тура және кері екі бір ізді импульстердің айрымдарын бекіту есебін шешеді; бір бірізділік екіншісінен фазалық сигналмен ажыратылады:Мысалы, бірінші 1 сигналымен,ал екіншісі 0 түрінде байқалады.Реверстік санағыш қосындылайтын санағыш пен азайтқыштық санағыштардың жиыны болып табылады.Оның құрылысында логикалық элементтер мен басқару триггерінен тұратын басқару блогы болады; оынң тура және инверстік кірісіне теріс және оң импульстер түседі.Басқару триггерінің шығысы логикалық элементтермен қосылып, разрядтық триггерлермен бірге қосу және азайту тізбегінің кіріс импульстері түзеді.Разрядтардың арасындағы екі сыммен үш фазалық санағыш суретте келтірілген.Оның әрбір ұяшығы негізгі және қосалқы екі триггерден тұрады, ал триггерлер 2ЖӘНЕ-НЕМЕСЕ-ЕМЕС логикалық элементтерімен қалыптасқан.Кіші разрядтағы ұяшығы функциялық схемамен берілген, жоғарғы разрядтағы екі сатыл ТТ триггерлерімен шартты белгіленген және олар функциялық схемада бейнеленген.

Негізгі триггер (солдан оңға қарай) қосалқы триггермен бірге (оңнан  екі басқа элементтер) қосалқы  триггермен бірге (оңнан екі басқа  элементтер) ақпараттық сигналдарды  қалыптастыруға және сақтауға қатысады: шығыстың бірінде 1 (Q-ға тура), ал басқасында 0 (Q-ға инверсті). Триггерлердің екі кірісі болады: біреуі санақ импульстері үшін, басқасы рұқсат ету үшін – тактылық.Санағыштың разрядтарының арасындағы байланыс былай ұйымдастырылады: жоғарғы разрядты негізгі және қосалқы триггерлердің тура және инверстік шығыстары қосылған.Санағыш сенімді жұмыс жасау үшін сигналдардың мына шарт Q= Q=1 орындалмауы керек, бұл тыйым салыну шарты.Графиктік символдарданмен санағыштар былай белгіленеді.Ст-импульстер санағышы,R-нөлге келтіру кірісі,T-тактылық импульстердің кірісі,C-жазу рұқсат етілген тізбек,V-разрядтардың кірісін басқару,Q-тура және инверстік шығыстар.

Шифротарлор мен  дешифраторлар.Шифратор деп, логикалық амалдарды орындау үшін кіріс сандардың йифрлық кодтарын сигналға түрлендіретін құрылғыны айтады.Шығысында сигналды бейнелеуге ыңғайлы код түріне айналдыратын, кері түрлендіру жүзеге асыратын құрылғыны дешифратор деп атайды.Санның, таңбаның, символдың коды деп, берілген санға,таңбаға,символдар белгілеріне қарай (фаза,жиілік және т.б.) қалытқысыз сәйкес келетін электрсигналдарының жиынын айтады. Шифраторлар мен дешифраторлар ЭЕМ-нің ақпаратты кіргізу және шығару құрылғыларында және оның да басқа да блоктарында, телебасқару және телесигнализация жүйелерінде кеңнен қолданылады; олар дискритті әсерлі электрондық өлшеу құралдарды маңызды элементтер болып табылады.Шифраторлар мен дешифраторлар пассивтік радиокомпоненттердің және логикалық элементтердің тригерлердің жиындары түрінде орындайды.Интегралдық түрде орындалған шифраторлар мен дешифраторлар кең таралып, өріс алған.Құрылу принциптері,тағайындалуыф,техника-экономикалық көрсеткіштері,жылдам әсер етулері және т.б. жағынан шифраторлар мен дешифраторлардың схемаларында айырмашылықтар баршылық.

Шифратор импульстер жиынынан және импульстік белгілерден тұратын электр сигналдарының кодын қалыптастырады.Сигналдарды түрлендіру логикалық алгебраның қағидаларын негізделеді,сондықтан шифраторлар мен дешифраторлар ЖӘНЕ,НЕМЕС,ЕМЕс түріндегі қарапайым логикалық элементтерден және олардың құрамдарынан тұрады.

Суретте ондық сандар кодын екілік сандар кодына түрлендіретін шифратор көрсетілген.Ол горизонталь және вертикаль өткізгкіштермен және оларды белгілі бір нүктелерінде қосатын диодтармен тікбұрышты матрица түрінде қосатын диодтармен тікбұрышты матрица түрінде орындалған.Дәл осындай схемамен перфокартаны тесетін клавиштік механимзмді жинауға болады.Шифратордың кірісі бірлік разряды ондық саны цифрының кіріс кнопкалары К₀...К₉ болып табылады.Шығыс қызметін корпуспен және Е энергия көзімен R₁…R₄ резисторлары арқылы қосылған вертикаль өткізгіштер атқарады.Әр жолдың гоизонталь өткізгіштің диодтары резисторлары жинақталып ЖӘНЕ элементін құрайды.Жұмыс принципі ондық цифрлар санын екілік сигналдарына – нөлдер мен бірліктерді құрастыру, яғни сандар кодына түрлендіру болып табылады.Екілік сандар коды қосылғыштардың қосындысына сәйкес электр сигналдарынан қалыптасады.

⁰N=Eⁿ₀2ⁿ

Мұндағы N –  екілік саны; n – санның разряды.Мысалы,1 цифрына сәйкес келетін екілік код 0*2³+1*2²+1*2¹+1*2⁰, немесе жай 0001, 2 цифрына 0010 сәйкес, 7 йифрының коды 0*2³+1*2²+1*2¹+1*2⁰,, немесе 0111 және т.б.Кнопака-клавиштердің тиістісін басқанда ЖӘНЕ резисторлық элементі екілік санының кодын-электр сигналын қалыптастырады.Қайсыбір кнопкаларды басқанда токтың жүру процесін бақылауға болады,соған көңіл аударайық.Корпус-К₃-горизонталь шина-диодтар вертикаль шиналар 2³,2¹-резисторлар-қысқыш (-Е); шинаның шығысында 2¹ және 2⁰ жоғарғы потенциал 1(-Е) сақталады; 3 цифрына 0011 коды сәйкес келеді.К₅-вертикаль шинаның 2³ ашық диодтар,2¹-резисторлар – (-Е) көзінің қысқыштары. 5 цифрына 0101 коды сәйкес келеді.Шифратордың шартты белгісі суретте көрсетілген.Кірісі сол жақтағы сызықтар ондық цифрларды белгілейді,шығысы ткібұрыштың оң жақтағы сызықтар – екілік кодтардың баламалары, тікбұрыштың жоғарғы орталық бөлігінде CD әріптері код-цифраторлардан тұрады.

Дешифраторлар деп,кодталған екілік сандарын басқа санау жүйесіне мысалы, ондық жүйесіндегі кодқа цифрсыздандыруды айтады.Дешифраторлар ақпараттарды шығарушы құрылғыларында, қабылданған құрастырмалы кодтарын танып және оны одан әрі индикаторларда бейнелеу үшін қолданылады.Дешифраторлар өлшеу құралдарында және есептеу машиналарында екілік баламаларды жазу түрінде қабылдауға ыңғайлы санға – ондыққа айналдырады.

Дешифратордың құрылымдық схемасы суретте берілген.Ол ЖӘНЕ диодтық элементің матрицасынан тұрады.Оның кіріс шиналары триггерлердің тура және инверстік шығыстарына жалғанған.R және r резистордың кедергілері диодтардың кедергілерінеен әлдеқайда үлкен; кіріс шмналары горизонталь болып келеді; ал шығыстары – вертикаль болады; триггерлер санағыш механизмдердің бөлігі болып келуі мүмкін, мысалы, импульстерді санағыш . 0...9 (бірлік разрядтары) шығыс қосылуы мүмкін.Сигналдардың тура және инвертерлеу үшін кіріс шиналарының саны 2n-ге және шығыстары үшін 2ⁿ тең болуы керек,мұндағы n сандарының разрядтылығы.Дешифратордың жұмыс істеу принципі екілік санының баламасы ондық санына түрлендіру болып табылады.Мысалы,триггердің кірісіне келіп түскен импульстер сериясының екілік саны түріндегі кодын,1001=1*2³+0*2²+0*2¹+1*2⁰ ондық цифр 9-ға түрлендіріледі.Бұл шина бойынша сигналдар тоқтаусыз өтеді, себебі шығыстарын триггерлермен қосатын барлық диодтар тізбектің оң кернеуімен ашылады: корпус-резистор R,r-диод-2³ триггердің тура шинасы.Т₄ риггерінің тура шығысындағы жоғарғы потенциал шунтталмайды және 1 шығыс арқылы өтеді; Т₃ және Т₂ триггерлері 0 инверстік шығысындағы жоғарғы потенциалды болады, олардың диодтары да шунтталмайды; Т₁ триггері тура шығысқа сигнал 1-ді береді, диод оны қысқа тұйықтамайды.Сонымен қатар 0...8 басқа шиналарда триггерлердің тура және кері шығыстарындағы сигналдар өтпейді,себебі олардың тізбектерінде ең болмағанда бір шуннталған диод болады.Мысалы,шина 3-ті Т₂ тура шығысы және Т₄ инверстік шығысы екі диод арқылы бірден тұйықтайды; -Е төменгі потенциалды триггерлердің шығысында R резисторы арқылы корпуспен +Е жоғарғы потенциалы түседі.Қосылмаған шиналардың резисторларында кернеудің төмен түсуі байқалады.U=E-IR₁,мұндағы R_i- і-ші шинаның резисторының кедергісі (і=0,1,...).Дешифратордың диодтық схемалардың саны шығыстардың санына тең,ал әрбір схемадағы диод саны оған сәйкес екіліктің құрастырылған разрядтарының санына тең болады.Дешифратордағы диодтардың жалпы саны N=E-IR_i, мұндағы R_i – і-ші шинаның резисторларының кедергісі (і=0,1....).Дешифратордағы диодтық схемалардың саны шығыстарындағы санына тең, ал әрбір схемадағы диод саны оған сәйкес екіліктің құрастырлған разрядтарының санына тең болады.Дешифратордың диодтарының жалпы саны N_D=nN=n2ⁿ.Дешифратордың схемалары матрицалық, тікбұрышты сатылы және пирамидалық деп бөлінеді.Дешифраторлардың тиімді конструкциялық деп бөлінеді.Дешифраторлардың тиімді конструкциялары көптеген диодтарды үнемдеуге мүмкіндік береді.

К120 сериясының К1ИД202 интегрладық орындалу түріндегі  дешифраторлардың құрылымдық схемасы  суретінде көрсетілген.Ол МОП өрістік транзистордан іске асырылған ЕМЕС элементі және 2НЕМЕСЕ-ЕМЕС төрт элементтерінен тұрады.Оның алты кірісінен алты сым шығып тұратын (х₁...х₂) тікбұрышты шыны корпусы бар және де бес шығысынан шығатын сымдар энергия көздерін қосуға арналған; корпустың өлшемі 10*6*2 мм.Дешифратордың шартты бейнеленуі көрсетілген.Оның тура және инверстік кірісінің сол жағы ол қосылатын триггерлердің шығысы секілді екілік сандарының разрядтарымен белгіленген.Дешифратордың шығысы сызықтың оң жағы ондық цифрлармен бейнеленіп белгіленген.