Czym są kombinacyjne układy logiczne?
Kombinacyjne układy logiczne to układy elektroniczne, które wytwarzają sygnały wyjściowe na podstawie stanów wejść. W przeciwieństwie do sekwencyjnych obwodów logicznych poprzednie wyjścia nie określają częściowo następnych wyjść. Kombinacyjne układy logiczne są wykorzystywane w różnych urządzeniach elektronicznych do wdrażania ograniczonej inteligencji we wszelkiego rodzaju aplikacjach.
Rodzina układów tranzystorowo-tranzystorowych (TTL) również implementuje kombinacyjne układy logiczne. Poziomy napięcia są albo prądem stałym 0 V (VDC), albo niskim poziomem napięcia i +5 VDC lub wysokim poziomem napięcia. Bufor to obwód TTL, który wysyła poziom, który jest taki sam jak jego wejście, podczas gdy falownik wysyła poziom, który jest przeciwny do jego wejścia. Kombinacyjne układy logiczne, takie jak bufor i falownik, są obwodami z jednym wejściem.
Istnieją również obwody logiczne z dwoma wejściami zwane bramkami logicznymi. Wspólną bramką logiczną jest bramka OR, która może mieć dwa lub więcej wejść. Biorąc pod uwagę, że pierwsze wejście jest wejściem 1, a drugie wejściem jest wejście 2, bramka wejściowa z dwoma wejściami wyprowadzi wartość wysoką, jeśli wejście 1 lub wejście 2 jest wysokie. Bramka AND z dwoma wejściami wyprowadzi stan wysoki, jeśli wejście 1 i wejście 2 są wysokie. Kombinacje poziomów wejściowych określają wynik.
Kombinacyjne obwody logiczne mogą być stosowane w obwodach praktycznych, takich jak prosty alarm. Biorąc pod uwagę dwoje drzwi wejściowych w domu, sygnał o nazwie „Door1_Open” i „Door2_Open” może mieć wysoki poziom, gdy określone drzwi są otwarte. Brzęczyk może być następnie sterowany przez wyjście bramki OR, która włącza alarm, gdy jedno lub oba drzwi są otwarte.
Sekwencyjne obwody logiczne opierają się na kombinacji wejść, a także aktualnych stanów wyjść. W przykładzie alarmu drzwi alarm włącza się, gdy wszystkie drzwi są zamknięte, ale przy użyciu obwodu sekwencyjnego alarm może pozostać włączony do momentu zastosowania sygnału resetowania. W takim przypadku czysto kombinacyjny obwód logiczny może nie być idealny. Ludzie chcą, aby dźwięk alarmu pozostał, dopóki autoryzowany użytkownik nie potwierdzi alarmu sygnałem, takim jak polecenie „potwierdź alarm”.
Schematy logiki kombinacyjnej składają się z buforów, falowników, bram OR, bram AND, bram NOR, bram NAND i bram XOR. Bramki NOR są bramkami OR z falownikiem na wyjściu, podczas gdy bramka XOR jest wyłączną bramką OR, która wysyła wartość wysoką tylko wtedy, gdy jedno wejście jest wysokie. Bramy NAND są bramkami AND z falownikami na wyjściu. Kombinacyjna elektronika logiczna może wykorzystywać poziomy TTL przy użyciu 0 do 5 VDC. Inne poziomy mogą wynosić od 0 do 3,3 VDC, o ile dwa stany są odrębne.