Otevřít hlavní menu

Logický člen

(přesměrováno z Logický součin)

Logický člen neboli hradlo[1] je základní stavební prvek logických obvodů, který vyčísluje logickou funkci. Typicky má jeden či více vstupů a jediný výstup. Hodnota na výstupu logického členu je funkcí hodnot vstupních:

TerminologieEditovat

Někdy se pojmy logický člen a hradlo rozlišují. Pojem hradlo pak označuje fyzickou součástku (např. integrovaný obvod). Zatímco pod pojmem logický člen je myšlen prvek realizující logickou funkci.

ZnačeníEditovat

Existují dva způsoby značení logických členů (oba definované ANSI/IEEE Std 91-1984 a jeho dodatkem ANSI/IEEE Std 91a-1991). Prvním jsou obdélníkové (čtvercové) značky (IEC, DIN). Druhým způsobem jsou značky složené z křivek (ANSI), které jsou rozšířeny v profesionálních systémech pro návrh logických obvodů. U obou způsobů značení existují v praxi drobné varianty. Negovaný výstup je často označen kolečkem.

Základní logické členyEditovat

Pomocí logických členů AND, OR a NOT lze realizovat libovolný logický obvod a tedy i číslicový systém. Členy AND a OR jsou za pomoci členu NOT komplementární. To znamená, že je možné je vhodným způsobem vzájemně nahradit. Lze implementovat jakýkoliv číslicový systém pouze za pomoci logických členů NAND nebo NOR nebo AND a NOT a nebo OR a NOT (vždy stačí členy se dvěma vstupy), nikoli však například pomocí členu XOR. NAND a NOR se nazývají univerzální logické členy.

Symboly logických členůEditovat

Následuje seznam nejdůležitějších logických členů včetně rovnice v Booleově algebře.

Opakovač (repeater)Editovat

Nejjednodušším logickým členem je opakovač, který realizuje funkci identity. Může pracovat i jako buffer - zpožďovací člen s velmi krátkým zpožděním, typicky ns (nanosekundy), oddělovací člen s otevřeným kolektorem, výkonový budič (například sběrnice).

Funkce  
Značení  Pravdivostní tabulka 
norma symbol
ANSI/MIL  

 

IEC  
DIN  

NOT (Invertor)Editovat

Dalším nejjednodušším logickým členem je invertor. Realizuje funkci tzv. logické negace. Někdy se místo něj používá negovaného logického součtu s přivedením hodnoty pouze na jediný vstup (v tomto případě "A"). Vzhledem k tomu, že na zbylém a nebo zbylých vstupech bude logická 0, nebude mít tento vstup již na provedení operace vliv. Taktéž je možno použít negovaného logického součinu, kdy se všechny vstupy propojí paralelně (mezi sebou).

Funkce  
Značení  Pravdivostní tabulka 
norma symbol
ANSI/MIL  

 

IEC  
DIN  

AND (Konjunktor)Editovat

Tento člen provádí funkci tzv. logického součinu (konjunkce).

Funkce  
Značení  Pravdivostní tabulka 
norma symbol
ANSI/MIL  

 

IEC  
DIN  

OR (Disjunktor)Editovat

Tento člen provádí funkci tzv. logického součtu (disjunkce).

Funkce  
Značení  Pravdivostní tabulka 
norma symbol
ANSI/MIL  

 

IEC  
DIN  

NAND (Shefferova funkce)Editovat

Tento člen provádí funkci tzv. negovaného logického součinu (Shefferovu funkci) neboli součet negací. Je to nejběžněji používané hradlo. Propojením vstupů je schopno pracovat jako invertor. Lze pomocí něho realizovat většinu klopných obvodů.

Funkce  
Značení  Pravdivostní tabulka 
norma symbol
ANSI/MIL  

 

IEC  
DIN  

NOR (Peirceova funkce)Editovat

Tento člen provádí funkci tzv. negovaného logického součtu (Peirceovu funkci) neboli součin negací. Propojením vstupů je schopen pracovat jako invertor.

Funkce  
Značení  Pravdivostní tabulka 
norma symbol
ANSI/MIL  

 

IEC  
DIN  

XOREditovat

Tento logický člen vyčísluje exkluzivní logický součet.

Funkce  
Značení  Pravdivostní tabulka 
norma symbol
ANSI/MIL  

 

IEC  
DIN  

XNOREditovat

Jedná se o negaci exkluzivního logického součtu.

Funkce  
Značení  Pravdivostní tabulka 
norma symbol
ANSI/MIL  

 

IEC  
DIN  

RealizaceEditovat

 
Integrovaný obvod 7400 se 4 hradly NAND je vyrobený pomocí tranzistorů

HW realizaceEditovat

Logický člen je možno realizovat vhodným zapojením aktivních součástek, tranzistorů, dále pak diod, rezistorů či dalších pasivních součástek. Často se lze setkat s logickými členy ve formě integrovaných obvodů (například řady 74xx), v nichž jsou hradla sestavena z několika tranzistorů. Logické integrované obvody se dělí na TTL, SCHOTTKY STTL, SCHOTTKY ALS, HTL, DTL, LS, CMOS, NMOS a další podle technologie výroby.

Různá provedení hradla NAND
     
TTL TTL LS TTL s otevřeným kolektorem
     
CMOS NMOS DTL

Dnes se samostatné logické členy používají velmi málo a nahrazují je logické obvody s vyšší integrací, které provádějí složitější logické funkce. Tyto funkce jsou ale stále realizovány z mnoha jednodušších obvodů. Dalšími možnostmi realizace mohou být např. relé, hydraulické ventily či elektronky.

SW realizaceEditovat

V oblasti řízení se logické členy používají pro návrh logických sítí, které se potom aplikují do programovatelných logických automatů. Logické členy jsou potom pouze virtuální a realizaci zvolené logické funkce zajišťuje programový algoritmus.

OdkazyEditovat

ReferenceEditovat

  1. V počítači jsou jen jedničky a nuly, root.cz

LiteraturaEditovat

Související článkyEditovat

Externí odkazyEditovat