电路中的逻辑门

逻辑元件是在输入值和输出值之间建立某种联系的设备。一个基本逻辑元件有两个输入和一个输出。传递给它们的信号是离散的，即它们取两个可能值之一 - 1 或 0。电压存在有时被视为一，电压不存在有时被视为零。使用布尔代数（逻辑代数）的概念分析此类设备的操作。

使用离散信号运行的设备称为离散。使用布尔代数（逻辑代数）的概念分析此类设备的操作。

逻辑代数基础

逻辑变量是只能取两个相反值的输入值：x = 1 或 x = 0。逻辑函数是输出值对输入和输出信号本身的依赖性，它也只能取两个值: y = 1 or y = 0. 逻辑运算是由具有逻辑变量的逻辑元素根据逻辑函数执行的动作。值 1 和 0 相互相反（倒置）：1 = 0，0 = 1。破折号表示否定（倒置）。

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

转换逻辑代数公式时，先进行求逆运算，再进行乘法、加法运算，再进行其他运算。

另请参阅此主题： 接触电路代数定律

这里讨论基本的逻辑操作： 逻辑设备

继电器触点电路形式的逻辑元件

逻辑元件可以用继电器触点电路的形式表示（图 1）。

米。 1. 基本逻辑元件（a）和继电器触点等效（b）

如果我们假设闭合触点对应一个信号，打开触点对应零，那么元件 A 可以表示为连接的触点 x1 和 x2 以及继电器 y。如果两个触点都闭合，则电流将流过线圈，继电器将运行并且其触点将闭合。

OR 元件可以表示为两个并联的 NO 触点。当第一个或第二个关闭时，继电器被激活并关闭信号将通过的触点。

NOT 元素可以表示为一个 NO 触点 x 和一个 NC 触点 y。如果没有信号施加到输入端 (x = 0)，则继电器不工作并且 y 的触点保持闭合状态，电流流过它们。如果闭合 x 触点，继电器将动作并打开其触点，然后输出信号将为零。

在图。图 2 显示了执行“或非”运算的电路。如果没有信号施加到任何输入，则晶体管将保持关闭状态，没有电流流过它，输出电压将等于源电动势 Uy = Uc，即y = 1。

米。 2. 逻辑元素方案 OR — NOT，进行逻辑运算

如果将电压施加到至少一个输入端，则晶体管的电阻将从∞降至0，电流将流过发射极-集电极电路。晶体管两端的压降将为零 (Uy = 0)。这意味着输出端没有信号，即 y = 0。对于元件的正常操作，有必要创建相对于公共点的基极电位位移，这是通过特殊源 Ucm 实现的和一个电阻Rcm。电阻器 R6 限制基极发射极电流。

建立在电磁继电器、三极管、磁芯、电子灯、气动继电器上的逻辑元件太大了，这就是为什么现在使用集成电路的原因，其中的逻辑运算是在晶体级进行的。

在电路中使用逻辑门的例子

让我们看一下电力驱动器中最常见的一些电路组件。在图。图 3a 显示了接触器线圈 K 的供电单元。

米。 3、具有逻辑元件的电路节点：1—8—输入输出编号

当按下 KNP 按钮时，电流流过线路并激活接触器。它的主触点（图中未显示）将电机连接到网络，K 触点闭合，绕过 KNP 按钮。电流现在将流过这些触点，可以松开 KNP 按钮。在弹簧的作用下，它的触点打开，但线圈会通过触点K继续通电。当按下KnS按钮时，线路中断，接触器释放。

该节点可以在逻辑元素上执行。该电路包括接触器K的线圈、按钮KNP和KNS、两个逻辑元件OR-NOT和一个放大器。初始状态为 x1 = 0 和 x2 = 0，然后在元素 1 的输出处我们得到 y1 = x1 + x2 = 0 + 0 = 1。在元素 2 的输出处 - y5 = x3 + x4 = 1 + 0 = 0, t 是线圈关闭，继电器不工作。

如果按下 KnP，则 y1 = x1 + x2 = 1 + 0 = 0。在元件 2 的输出端，y5 = x3 + x4 = 0 + 0 = 1。电流流过线圈，接触器被激活。信号 y2 应用于输入 x2，但 y1 不会因此而改变，因为 y1 = x1 + x2 = 1 + 1 = 0。因此接触器线圈通电。

如果按下 KNS 按钮，则信号 x4 = 1 将应用于第二个元件的输入，然后 y2 = x3 + x4 = 0 + 1 = 0 并且接触器被释放。

所考虑的电路能够“记忆”命令：即使释放按钮，信号 y2 也保持不变。

使用触发器可以实现相同的存储功能。如果将信号 x1 = 1 施加到输入端，则信号 y = 1 将出现在输出端并保持不变，直到我们按下 KnS 按钮。触发器随后切换，输出端出现信号y = 0，它将保持不变，直到我们再次按下KNP按钮。

在图。图 3，b 显示了两个继电器 PB（正向）和 PH（反向）的电气闭锁块，这排除了它们的同时操作，因为这会导致短路。的确，当按下KnV按钮时，PB继电器动作，其辅助触点打开，即使按下KnN按钮，PH线圈也无法通电。请注意，此处没有操作按钮的闭合触点，即没有记忆模块。

在具有逻辑元件的电路中，当我们在第一个元件上按下 KNV 按钮时，我们得到 x1 = 1，y2 = x1 = 0。在第二个元件上，y7 = x5 + x6 = y2 + x6= 0 + 0 = 1

继电器 PB 被激活，信号 y7 被施加到元件 4 的输入端 (y7 - x8 = 1)。 3号元件输入端无信号（x2=0），则y4=x2=1。在第4号元件上：y10=x8+x9=x8+y4=1+1=0，即PH继电器不能工作, 即使按下 KnN 按钮。然后我们得到相同的结果：10 = x8 + x9 = = x8 + y4 = 1 + 0 = 0。

在图。 3、c表示按下按钮KnS或打开限位开关VK的触点时释放继电器。在逻辑元件初始位置y3=x1+x2=0+0=1的电路中，即继电器线圈通电。当您按下 KnS 按钮时，我们得到 y3 = x1 + x2 = 1 + 0 = 0 并且继电器被释放。

在图。图3、d为VK接点闭合时按KNP键继电器导通装置。在逻辑元件处于触点正常状态的电路中，我们得到 y7 = NS6 = y6 = NS4 = y3 = x1x2 = 0 • 0 = 0。如果仅按下 KNP 按钮，则 y7 = x1x2 = 1 • 0 = 0。如果只有 VK 触点闭合，则 y7 = = x1x2 = 0 • 1 = 0 当 KNP 闭合且 VK 时，我们得到 y7 = x1x2 = 1 • 1 = 1。这意味着继电器已激活。

在图。 3、e表示两个继电器P1和P2的控制电路。当电压施加到电路时，时间继电器 PB 被激活，它在线路 3 中的触点立即打开。电路已准备好运行。当按下 KNP 按钮时，继电器 P1 被激活，其触点闭合，绕过按钮。线路 2 上的其他触点打开，线路 3 上的其他触点关闭。继电器 PB 被释放，其触点延时闭合，继电器 P2 被激活。因此，按下 KNP 按钮后，继电器 P1 会立即激活，而 P2 - 会在一段时间后激活。

在具有逻辑元件的电路中，“内存”节点建立在触发器上。假设输出端没有信号 (y3 = 0)，继电器 P1 和 P2 断电。按下 KNP 按钮，触发器输出端出现一个信号，继电器 P1 被激活，EV 元件开始同步。

当信号 y5 = 1 出现时，继电器 P2 被激活。当您按下 KnS 按钮时，触发器切换，然后 y3 = 0。继电器 P1 和 P2 被释放。

具有逻辑元件的典型组件广泛用于更复杂的电路中，并且此类电路比继电器-接触器设备电路简单得多。