Układy cyfrowe
Układy cyfrowe
Układy cyfrowe
Układy cyfrowe
Układy cyfrowe
W tym odcinku omówimy bramki
złożone EX-OR i EX-NOR oraz
P i e r w s z e k r o k i
P i e r w s z e k r o k i
P i e r w s z e k r o k i
P i e r w s z e k r o k i
sprawę logiki ujemnej. P i e r w s z e k r o k i
w cyfrówce
część 3
część 3
część 3
część 3
część 3
Inne bramki
Istnieją też elementy logiczne, realizu-
jące jeszcze inne funkcje. Zapewne spo-
tkałeś już określenie EX-OR i EX-NOR.
Elementy takie również nazywamy
bramkami. W literaturze niekiedy są
oznaczane jako bramki XOR lub XNOR.
Elementów tych z pewnością będziesz
używał w swoich układach.
Rys. 11. Wykonanie bramki EX-OR z bramek NAND.
rysun-
Na pewno chciałbyś intuicyjnie zrozu- Jest to rzeczywiście proste. Na rysun-
rysun-
rysun-
rysun-
ku 10
mieć ich działanie, a jest ono bardzo ku 10
ku 10 znajdziesz symbole i opis działania
ku 10
ku 10
proste. bramek EX-OR i EX-NOR.
rysunku 11
Spróbuj zapamiętać: na wyjściu dwu- Na rysunku 11 zobaczysz, jak wyko-
rysunku 11
rysunku 11
rysunku 11
wejściowej bramki EX-OR pojawia się nać bramkę EX-OR z bramek NAND.
stan wysoki, gdy na wejściach występu- W praktyce nigdy się tak nie robi, bo-
ją różne stany logiczne. Natomiast gdy wiem produkowane są układy scalone
oba wejścia mają ten sam stan logiczny zawierające po cztery bramki EX-OR albo
(obojętnie czy wysoki, czy niski), na wy- EX-NOR w jednym układzie scalonym.
jściu występuje stan niski. Do czego wykorzystasz w praktyce
Bramka EX-NOR działa tylko trochę bramki EX-OR i EX-NOR?
inaczej - gdy stan wejść jest jednakowy, Najczęściej do sprawdzenia, czy dane
na wyjściu pojawia się stan wysoki, gdy sygnały mają takie same poziomy logicz-
Rys. 10. Bramki EX-OR i EX-NOR.
stany są różne - stan niski. ne. Ale nie tylko.
Rys. 12. Nietypowe wykorzystanie bramek EX-OR i EX-NOR.
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/97 37
Układy cyfrowe
Układy cyfrowe
Układy cyfrowe
Układy cyfrowe
Układy cyfrowe
wienie się stanu niskiego na przynaj-
mniej jednym jej wejściu zmienia stan
wyjścia. Ostatnia bramka, oznaczona F,
realizuje funkcję NAND - zmienia stan
wyjścia, gdy na wszystkich wejściach
wystąpi stan wysoki. Dokładnie to przea-
nalizuj. Coś nam tu przypomina opis dzia-
łania bramki OR i NOR. Jak to rozumieć?
Do tej pory zakładaliśmy, zresztą cał-
kowicie słusznie, że brak napięcia to stan
niski - L, a obecność napięcia (dodatnie-
go) to stan wysoki - H.
Ale przecież jest to kwestia umowy:
równie dobrze moglibyśmy ustalić, że
brak napięcia to stan wysoki, a obecność
napięcia - stan niski. Tym sposobem
doszliśmy do tak zwanej logiki ujemnej.
Jeśli zaglądałeś do podręczników
omawiających technikę cyfrową, to ist-
nieje duże prawdopodobieństwo, że ja-
kiś niepoprawny teoretyk próbował ci na-
mieszać w głowie, omawiając szczegóło-
wo zarówno logikę dodatnią, jak i ujem-
Rys. 13. Spotykane symbole bramek.
ną. Wydaje się to bardzo skomplikowa-
ne. Ta cała logika ujemna to prawda, ale
praktykującemu elektronikowi może na-
rysunku 12 zobaczysz inną możli-
Na rysunku 12
rysunku 12
rysunku 12
rysunku 12
Logika ujemna
robić w głowie sporo zamieszania i wte-
wość, przydatną w praktyce: w zależnoś-
ry-
Popatrz teraz na układ pokazany na ry- dy więcej z niej szkody niż pożytku.
ry-
ry-
ry-
ci od stanu na jednym z wejść, bramka
sunku 14
sunku 14
sunku 14
sunku 14. Układ taki może być zastoso- Wyjaśniam więc raz na zawsze: we
EX-OR (lub EX-NOR) neguje sygnał we- sunku 14
wany w małej centralce alarmowej. Do
wszystkich praktycznych opisach i publi-
jściowy, albo przepuszcza go bez zmian.
Zapamiętaj właściwość pokazaną na ry- czterech wejść oznaczonych 1...4 dołą- kacjach z jakimi się spotkasz, a przede
czone są czujniki. Wejście Z służy do cał- wszystkim w firmowych katalogach cyf-
sunku 12 - przyda ci się, gdy w trakcie
kowitego wyłączania centralki. Nato- rowych układów scalonych, stosuje się
projektowania zagospodarujesz bramki
miast wejścia X, Y umożliwiają włączanie oznaczenia i pojęcia związane z logiką
EX-OR i EX-NOR nie wykorzystane
i wyłączanie pew- dodatnią, gdzie
w swej klasycznej roli.
nych stref (na przy-
stan niski to napię-
Może zapytasz jeszcze, czy istnieją
Dowolna bramka może
wielowejściowe bramki EX-OR i EX- kład garaż powi- cie bliskie zera,
w praktycznym układzie pełnić
nien być chroniony a stan wysoki to
NOR? W praktyce spotkasz się tylko
zarówno swą  przepisową
w nocy także pod-
napięcie bliskie do-
z bramkami dwuwejściwymi. Bramki te
można w prosty sposób łączyć, by uzys- czas obecności do- datniego napięcia
funkcję, jak też funkcję niejako
kać coś podobnego do bramki wielowe- mowników). Naru- zasilania. W zasa-
przeciwną. W praktyce
dzie możesz więc
jściowej, ale stosuje się to bardzo rza- szenie (zwarcie)
używając bramek jednego typu
któregokolwiek nie zawracać sobie
dko. Istnieją też wielowejściowe układy
zwane generatorami i kontrolerami pa- czujnika wywoła (ale muszą to być bramki głowy logiką ujem-
alarm, o ile tylko
ną, ale koniecznie
rzystości, przeznaczone do systemów
z negacją) NOR, bądz
NAND,
na wejściach ze- musisz zrozumieć
przesyłania danych - ich działanie nieco
możesz zrealizować wszystkie
przypomina działanie opisywanych bra- zwalających, ozna- pewne istotne za-
funkcje podstawowe: NOT, OR,
czonych X, Y, Z,
gadnienie, które
mek.
Uważaj teraz! W starej krajowej litera- będzie występo- dało o sobie znać
NOR, AND, NAND, a także
wał stan wysoki. przy analizie rysun-
turze lub w publikacjach obcojęzycznych
wszelkie funkcje złożone.
W stanie gotowoś-
ku 14. Oto ono:
spotyka się odmienne symbole bramek
ci (czuwania), Zgodnie z tym,
(oraz innych układów logicznych). Żeby
nie robić ci wody z mózgu, na poprzed- w poszczególnych punktach układu wy- co pokazałem na rysunku 14 musisz za-
stąpią stany logiczne, takie jak podano na
pamiętać, że dowolna bramka AND,
nich rysunkach podałem ci najczęściej
rysunku. NAND, OR, NOR może pełnić zarówno
spotykane oznaczenia, występujące
Zauważ, że jeśli naruszony zostan i e swą  przepisową funkcję, jak też funk-
w większości dostępnych dziś z
ródeł.
przynajmniej jeden czujnik, zmieni się
rysunku 13
Na rysunku 13 cję niejako przeciwną.
rysunku 13, w pierwszej kolumnie
rysunku 13
rysunku 13
znajdziesz oznaczenia według dotych- stan na wyjściu którejś z bramek ozna- Może jesteś zaskoczony: jak to jest,
czonych A, B. Coś tu jakby nie gra: choć że ta sama bramka pełni funkcję AND
czas obowiązujących norm krajowych,
są to niewątpliwie bramki NAND,
i jednocześnie (tak!) funkcję OR? Teore-
w drugiej kolumnie nowe oznaczenia,
w rzeczywistości realizują funkcję OR tyk odpowie: tu właśnie wchodzi w grę
zgodne z zaleceniami międzynarodowej
organizacji ISO, które są obecnie wpro- lub NOR! Następne bramki, oznaczone logika ujemna. Nie przestrasz się tej lo-
C i D rzeczywiście realizują funkcję
giki ujemnej, jest to bardzo proste -
wadzane w wielu krajach, także u nas.
NAND - stan wyjścia zmienia się, gdy na spróbuj wyczuć zagadnienie intuicyj-
Przyzwyczajaj się powoli do tych nowych
wszystkich wejściach pojawi się stan nie.
symboli. W trzeciej kolumnie znajdziesz
wysoki. Ale bramka oznaczona E znów
Zauważ, że w układzie z rysunku 14
dawne oznaczenia, spotykane w starszej
pełni jakby funkcję OR czy NOR - poja-  prawdziwą funkcję pełnioną przez
literaturze.
38 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/97
Układy cyfrowe
Układy cyfrowe
Układy cyfrowe
Układy cyfrowe
Układy cyfrowe
Rys. 14. Przykładowy układ logiczny.
bramki wyznaczają stany spoczynkowe W każdym razie zrozumienie, a właś- przy użyciu jednego typu bramek: NOR
na wejściach danej bramki. Nieprzypad- ciwie wyczucie i przyswojenie omówio- albo NAND.
kowo wcześniej do znudzenia wkłada- nych właśnie zasad, jest bardzo cenne Zakoduj sobie w głowie raz na za-
łem ci do głowy, że bramka AND i NAND przy projektowaniu urządzeń cyfrowych wsze, że każdą funkcję logiczną można
 zmienia stan wyjścia, gdy wszystkie zawierających bramki. Szybko się o tym zrealizować z pomocą bramek NAND czy
wejścia... , natomiast bramka OR i NOR przekonasz, jeśli będziesz sam projekto- też NOR. Używając odpowiednio dużej
-  gdy przynajmniej jedno wejście... . wał układy. Może pomyślisz, że nama- ilości takich bramek, teoretycznie mógł-
Przemyśl to i spróbuj zrozumieć. Nie ra- wiam cię do cze- byś wykonać do-
dzę ci natomiast zapamiętywać jakichkol- goś wręcz prze- wolny przerzutnik,
wiek tabelek, bo zaplączesz się bezna- ciwnego, niż zale- Jeśli zajmujesz się techniką licznik, dekoder,
dziejnie. cają szkolne pod- a nawet mikropro-
cyfrową, powinieneś o każdej
Teraz już chyba w pełni rozumiesz, że ręczniki. W wielu cesor. Nie bę-
porze dnia i nocy pamiętać, jak
używając bramek jednego typu (ale mu- szkolnych ćwicze- dziesz tego robił,
szą to być bramki z negacją, a więc NOR niach masz za za- działają bramki NOT, OR, NOR,
bo wcześniej zrobi-
bądz
NAND), możesz zrealizować wszys- danie zrealizować li to za ciebie inni
AND, NAND, EX-OR i EX-NOR.
tkie funkcje NOT, OR, NOR, AND, daną wzorem fun- i masz do dyspozy-
Musisz dokładne rozumieć
NAND. kcję logiczną przy cji wiele cyfrowych
działanie bramki jako
Ma to bardzo ważne konsekwencje użyciu dowolnych układów scalonych
praktyczne. bramek. W prakty- pełniących najróż-
sterowanego zaworu.
Niech do ciebie dotrze, że w układzie ce najczęściej by- niejsze funkcje.
Powinieneś rozumieć dlaczego
z rysunku 14 nie musieliśmy stosować wa zupełnie ina- Układy te zacznę ci
każda bramka NAND czy AND
bramek NOR czy OR - odpowiednio wy- czej. Przy prost- pr z edst awi ać
korzystaliśmy bramki NAND. Przeanali- szych układach umożliwia zrealizowanie w jednym z na-
zuj rysunek 14 i upewnij się jeszcze nikt nie zastanawia stępnych odcin-
funkcji NOR i OR, i jakie to ma
raz, że w rzeczywistości bramki A, B i E się nad wzorami, ków. Wykaż cierp-
znaczenie praktyczne.
pełnią w urządzeniu funkcje odpowiada- tylko od razu pró- liwość: zanim prze-
Nie bój się logiki ujemnej - to
jące bramce NOR. buje narysować jdziemy do prze-
To, co ci teraz usiłuję wbić do gło- schemat układu rzutników liczni-
nic trudnego; pamiętaj, że
wy, jest ogromnie ważne w praktyce - i na bieżąco zasta- ków, rejestrów i
o rzeczywistej funkcji bramki
jeśli uchwycisz ideę, będziesz potrafił nawia się, czy dekoderów, wcze-
decydują stany na jej wejściach
zbudować dowolny układ, korzystając układ spełni posta- śniej musisz przy-
wyłącznie z bramek NAND lub NOR. wione zadanie i ja- podczas  spoczynku . swoić sobie sporo
Oczywiście musisz pomału nabrać kich dostępnych rzetelnej wiedzy.
Nie ucz się żadnych tabelek -
wprawy. kostek trzeba Dlatego w następ-
staraj się zrozumieć zasady.
Nie znaczy to jednak, że masz wyko- użyć. nym odcinku za-
nywać układy zawierające tylko bramki Jeśli masz cier- W razie potrzeby przygotuj
jmiemy się budo-
NAND albo NOR. Bez przesady! Zacho- pliwość, wez
teraz wą wewnętrzną
sobie ściągawkę zawierającą
waj rozsądek. Przejrzyj dokładnie wcześ- kartkę i narysuj ja- współ czesnych
podstawowe informacje.
niejsze numery Elektroniki dla Wszyst- kiś niezbyt skom- bramek i innych
kich czy Elektroniki Praktycznej i zwróć plikowany układ lo- układów cyfro-
uwagę, jakie bramki i w jaki sposób wy- giczny zawierający bramki NOT, OR, wych oraz praktycznymi konsekwencja-
korzystuje się w przezentowanych tam NOR, AND i NAND. Potem spróbuj zreali- mi różnic w ich budowie.
układach. zować układ pełniący takie same funkcje
Piotr Górecki
Piotr Górecki
Piotr Górecki
Piotr Górecki
Piotr Górecki
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/97 39