Реализация ФАЛ на контактных и бесконтактных элементах

Контактные дискретные элементы. Исполнительным органом этих элементов является механический контакт между двумя пружинами, приводимыми в соприкосновение механическим перемещением одной из них. Реагирующим органом у контактных элементов могут быть обмотки, создающие магнитное поле, воздействующее через якорь или другие устройства на контактные пружины; всевозможные механизмы (кнопки, ключи и т. п.), осуществляющие механическое воздействие на контактные пружины при перемещении.

В зависимости от конструкции существуют контактные элементы с памятью и без памяти. Память достигается за счет механического или магнитного удержания элемента в определенном состоянии.

Наиболее распространенным контактным дискретным элементом является электромагнитное реле (рис. 15). Реагирующим органом реле, воспринимающим внешнее воздействие в виде электрического тока, служит обмотка 3, исполнительным органом, выдающим выходные сигналы (0 - цепь разомкнута, 1 - цепь замкнута) - контакт 1. Промежуточный орган, передающий воздействие от реагирующего органа к исполнительному, имеет сердечник 5, ярмо 4 и подвижную часть 2, называемую якорем, которая приводится в действие электромагнитным потоком и воздействует на контакт 1. Реле может содержать от одной до восьми контактных групп. Притяжение якоря к сердечнику и замыкание контактов называют срабатыванием реле.

Рисунок 15 - Электромагнитное реле

Фронтовой контакт (рис. 16, а), называемый нормально разомкнутым, или замыкающим, в исходном состоянии разомкнут: под воздействием якоря пружина изгибается и контакт замыкается. Тыловой контакт (рис. 16, б), называемый нормально замкнутым, или размыкающим, в исходном стоянии замкнут. При срабатывании реле контакт размыкается. Переключающий контакт (рис. 16, в) состоит из комбинации замыкающего и размыкающего контактов. При срабатывании реле движение якоря вызывает размыкание одного и замыкание другого контакта. Контакты обладают двусторонней проводимостью, что является их особенностью. В принципиальных схемах обмотки и контакты реле обозначают прописными буквами.

Рисунок 16 - Условное обозначение контактов

Бесконтактные дискретные элементы. Действие этих элементов основано на нелинейном изменении проводимости под влиянием напряжения, тока или магнитного поля, воздействующих на элемент. Например, если на диод (рис. 17) подается напряжение прямой полярности (входной сигнал х=1), сопротивление составляет несколько омов, он открыт, напряжения на выходе и входе равны (выходной сигнал х=1). При подаче на вход напряжения обратной полярности (входной сигнал х=0) сопротивление диода становится очень большим, диод закрыт, значение напряжения на выходе близко к нулю (выходной сигнал z=0). Как видно, у рассмотренного элемента состояние выхода повторяет состояние входа. Такие элементы называют повторителями.

Транзисторы в дискретных устройствах используются в режиме переключения. Транзистор может иметь два состояния: закрытое, соответствующее максимальному сопротивлению между эмиттером и коллектором, и открытое, при котором сопротивление между эмиттером и коллектором минимальное. Переключение транзистора из одного состояния в другое обеспечивается изменением входного сигнала.

Рисунок 17 - Схема дискретного элемента на диоде

Входной и выходной сигналы дискретного элемента на транзисторе с проводимостью типа п-р-п (рис. 18, а)

имеют значение 1 при положительной полярности этих сигналов. Это схема положительной логики. Она может быть реализована на МОП-транзисторе с индуцированным каналом типа п (рис. 18, б). У рассмотренных схем на транзисторах наличие сигнала на входе (х=1) соответствует отсутствию сигнала на выходе (х=0) и наоборот. Схему, выполняющую такую функцию, называют инвертором.

Рисунок 18 - Схема дискретного элемента на транзисторе

В дискретных элементах на диодах и транзисторах отсутствует четкое разделение реагирующих, промежуточных и исполнительных органов.

В качестве контактных логических элементов (ЛЭ) используются электромагнитные реле, количество которых равно числу аргументов функции. Контактная схема, реализующая функцию, содержит столько контактов, сколько букв содержит выражение функции.

Релейно-контактные схемы функций двух переменных представлены в табл. 6.

Таблица 6 - Релейно-контактные схемы логических элементов и функций

Схема	Условное обозначение логического элемента, функция	Релейно-контактная схема

Продолжение таблицы 6

На рис. 19 представлена схема на бесконтактных ЛЭ, реализующая эту же функцию в базисе {И, ИЛИ, НЕ} (рис. 20), а на рис. 21 и рис. 22 – в базисах {И, НЕ} и {ИЛИ, НЕ} соответственно.

Реализация ФАЛ в базисах {И, НЕ} и {ИЛИ, НЕ} удобна тем, что в этих случаях используются однотипные ЛЭ, а следовательно, упрощается монтаж и регулировка схем.

Рисунок 19 - Реализация МДНФ на релейно-контактных элементах

Рисунок 20 – Реализация ФАЛ в базисе {И, ИЛИ, НЕ}

на бесконтактных ЛЭ

Рисунок 21 – Реализация ФАЛ в базисе {ИЛИ, НЕ}

на бесконтактных ЛЭ

Рисунок 22– Реализация ФАЛ в базисе {И, НЕ}

на бесконтактных ЛЭ