電路中的邏輯門

邏輯元件是在輸入值和輸出值之間建立某種聯繫的設備。一個基本邏輯元件有兩個輸入和一個輸出。傳遞給它們的信號是離散的，即它們取兩個可能值之一 - 1 或 0。電壓存在有時被視為一，電壓不存在有時被視為零。使用布爾代數（邏輯代數）的概念分析此類設備的操作。

使用離散信號運行的設備稱為離散。使用布爾代數（邏輯代數）的概念分析此類設備的操作。

邏輯代數基礎

邏輯變量是只能取兩個相反值的輸入值：x = 1 或 x = 0。邏輯函數是輸出值對輸入和輸出信號本身的依賴性，它也只能取兩個值: y = 1 or y = 0. 邏輯運算是由具有邏輯變量的邏輯元素根據邏輯函數執行的動作。值 1 和 0 相互相反（倒置）：1 = 0，0 = 1。破折號表示否定（倒置）。

假設 0 • 0 = 0, 0 + 0 = 0, 1 — 0 = 0, 1 + 0 = 1, 1 • 1 = = 1, 1 + 1 = 1。

轉換邏輯代數公式時，先進行求逆運算，再進行乘法、加法運算，再進行其他運算。

另請參閱此主題： 接觸電路代數定律

這裡討論基本的邏輯操作： 邏輯設備

繼電器觸點電路形式的邏輯元件

邏輯元件可以用繼電器觸點電路的形式表示（圖 1）。

米。 1. 基本邏輯元件（a）和繼電器觸點等效（b）

如果我們假設閉合觸點對應一個信號，打開觸點對應零，那麼元件 A 可以表示為連接的觸點 x1 和 x2 以及繼電器 y。如果兩個觸點都閉合，則電流將流過線圈，繼電器將運行並且其觸點將閉合。

OR 元件可以表示為兩個並聯的 NO 觸點。當第一個或第二個關閉時，繼電器被激活並關閉信號將通過的觸點。

NOT 元素可以表示為一個 NO 觸點 x 和一個 NC 觸點 y。如果沒有信號施加到輸入端 (x = 0)，則繼電器不工作並且 y 的觸點保持閉合狀態，電流流過它們。如果閉合 x 觸點，繼電器將動作並打開其觸點，然後輸出信號將為零。

在圖。圖 2 顯示了執行“或非”運算的電路。如果沒有信號施加到任何輸入，則晶體管將保持關閉狀態，沒有電流流過它，輸出電壓將等於源電動勢 Uy = Uc，即y = 1。

米。 2. 邏輯元素方案 OR — NOT，進行邏輯運算

如果將電壓施加到至少一個輸入端，則晶體管的電阻將從∞降至0，電流將流過發射極-集電極電路。晶體管兩端的壓降將為零 (Uy = 0)。這意味著輸出端沒有信號，即 y = 0。對於元件的正常操作，有必要創建相對於公共點的基極電位位移，這是通過特殊源 Ucm 實現的和一個電阻Rcm。電阻器 R6 限制基極發射極電流。

建立在電磁繼電器、三極管、磁芯、電子燈、氣動繼電器上的邏輯元件太大了，這就是為什麼現在使用集成電路的原因，其中的邏輯運算是在晶體級進行的。

在電路中使用邏輯門的例子

讓我們看一下電力驅動器中最常見的一些電路組件。在圖。圖 3a 顯示了接觸器線圈 K 的供電單元。

米。 3、具有邏輯元件的電路節點：1—8—輸入輸出編號

當按下 KNP 按鈕時，電流流過線路並激活接觸器。它的主觸點（圖中未顯示）將電機連接到網絡，K 觸點閉合，繞過 KNP 按鈕。電流現在將流過這些觸點，可以鬆開 KNP 按鈕。在彈簧的作用下，它的觸點打開，但線圈會通過觸點K繼續通電。當按下KnS按鈕時，線路中斷，接觸器釋放。

該節點可以在邏輯元素上執行。該電路包括接觸器K的線圈、按鈕KNP和KNS、兩個邏輯元件OR-NOT和一個放大器。初始狀態為 x1 = 0 和 x2 = 0，然後在元素 1 的輸出處我們得到 y1 = x1 + x2 = 0 + 0 = 1。在元素 2 的輸出 - y5 = x3 + x4 = 1 + 0 = 0, t 是線圈關閉，繼電器不工作。

如果按下 KnP，則 y1 = x1 + x2 = 1 + 0 = 0。在元件 2 的輸出端，y5 = x3 + x4 = 0 + 0 = 1。電流流過線圈，接觸器被激活。信號 y2 應用於輸入 x2，但 y1 不會因此而改變，因為 y1 = x1 + x2 = 1 + 1 = 0。因此接觸器線圈通電。

如果按下 KNS 按鈕，則信號 x4 = 1 將應用於第二個元件的輸入，然後 y2 = x3 + x4 = 0 + 1 = 0 並且接觸器被釋放。

所考慮的電路能夠“記憶”命令：即使釋放按鈕，信號 y2 也保持不變。

使用觸發器可以實現相同的存儲功能。如果將信號 x1 = 1 施加到輸入端，則信號 y = 1 將出現在輸出端並保持不變，直到我們按下 KnS 按鈕。觸發器隨後切換，輸出端出現信號y = 0，它將保持不變，直到我們再次按下KNP按鈕。

在圖。圖 3，b 顯示了兩個繼電器 PB（正向）和 PH（反向）的電氣閉鎖塊，這排除了它們的同時操作，因為這會導致短路。的確，當按下KnV按鈕時，PB繼電器動作，其輔助觸點打開，即使按下KnN按鈕，PH線圈也無法通電。請注意，此處沒有操作按鈕的閉合觸點，即沒有記憶模塊。

在具有邏輯元件的電路中，當我們在第一個元件上按下 KNV 按鈕時，我們得到 x1 = 1，y2 = x1 = 0。在第二個元件上，y7 = x5 + x6 = y2 + x6= 0 + 0 = 1

繼電器 PB 被激活，信號 y7 被施加到元件 4 的輸入端 (y7 - x8 = 1)。 3號元件輸入端無信號（x2=0），則y4=x2=1。在第4號元件上：y10=x8+x9=x8+y4=1+1=0，即PH繼電器不能工作, 即使按下 KnN 按鈕。然後我們得到相同的結果：10 = x8 + x9 = = x8 + y4 = 1 + 0 = 0。

在圖。 3、c表示按下按鈕KnS或打開限位開關VK的觸點時釋放繼電器。在邏輯元件初始位置y3=x1+x2=0+0=1的電路中，即繼電器線圈通電。當您按下 KnS 按鈕時，我們得到 y3 = x1 + x2 = 1 + 0 = 0 並且繼電器被釋放。

在圖。圖3、d為VK接點閉合時按下KNP按鈕使繼電器導通的裝置。在邏輯元件處於觸點正常狀態的電路中，我們得到 y7 = NS6 = y6 = NS4 = y3 = x1x2 = 0 • 0 = 0。如果僅按下 KNP 按鈕，則 y7 = x1x2 = 1 • 0 = 0。如果只有 VK 觸點閉合，則 y7 = = x1x2 = 0 • 1 = 0 當 KNP 閉合且 VK 時，我們得到 y7 = x1x2 = 1 • 1 = 1。這意味著繼電器已激活。

在圖。在圖3中，e顯示了兩個繼電器P1和P2的控制電路。當電壓施加到電路時，時間繼電器 PB 被激活，它在線路 3 中的觸點立即打開。電路已準備好運行。當按下 KNP 按鈕時，繼電器 P1 被激活，其觸點閉合，繞過按鈕。線路 2 上的其他觸點打開，線路 3 上的其他觸點關閉。繼電器 PB 被釋放，其觸點延時閉合，繼電器 P2 被激活。因此，按下 KNP 按鈕後，繼電器 P1 會立即激活，而 P2 - 會在一段時間後激活。

在具有邏輯元件的電路中，“內存”節點建立在觸發器上。假設輸出端沒有信號 (y3 = 0)，繼電器 P1 和 P2 斷電。按下 KNP 按鈕，觸發器輸出端出現一個信號，繼電器 P1 被激活，EV 元件開始同步。

當信號 y5 = 1 出現時，繼電器 P2 被激活。當您按下 KnS 按鈕時，觸發器切換，然後 y3 = 0。繼電器 P1 和 P2 被釋放。

具有邏輯元件的典型組件廣泛用於更複雜的電路中，並且此類電路比繼電器-接觸器設備電路簡單得多。