1. Логічні елементи

В основі цифрової електроніки лежить двійкова система числення. Для запису чисел у двійковій системі потрібні тільки дві цифри - нуль (0) і одиниця (1). Двійкова система числення використовується в цифрових ланцюгах завдяки тому, що двійкові цифри легко представити у вигляді двох напруг - високої й  низької.
У логічних ланцюгах можливі два стани - 1 і 0. Стан 1 також називають високим, щоб указати, що напруга в цьому стані вище, чим у стані 0. Стан 0 також називають низьким, щоб указати, що напруга в цьому стані нижче, чим у стані 1.
Дані у двійковій системі представляються двійковими цифрами, які називаються бітами. Біт - двійкова цифра (розряд) (binary digit).
Усе цифрове обладнання сконструйоване з використанням невеликої кількості основних схем, називаних логічними елементами, які виконують деякі логічні функції із двійковими даними.
Існують два основні типи логічних схем: схеми прийняття рішень і пам'ять. Логічні схеми прийняття рішень контролюють двійкові стани входів і видають вихідний сигнал, заснований на станах входів і характеристиках логічної схеми. Схеми пам'яті використовуються для зберігання двійкових даних.
Логічні елементи:
Розглянемо деякі логічні схеми.
1.1. Елемент І.
Елемент І - логічна схема, на виході якої 1 з'являється тільки тоді, коли
на всі його входи надходить сигнал 1. Якщо на який-небудь із входів надходить 0, на виході з'являється 0.
На мал. 1 показані стандартні позначення, використовувані для елементів
І. Елемент І може мати будь-яку кількість входів більше одного. Показані позначення представляють найбільше часто використовувані елементи із двома, трьома й чотирма входами.
Стан і логічний зв'язок між вхідними й вихідними сигналами елемента І відбиває так звана таблиця істинності (табл. 1), яка показує вихідний стан двовходового елемента для будь-яких можливих станів входів: А і В - входи; Y - вихід.


Елемент І виконує операцію логічного множення, яке відомо як функція І.
1.2. Елемент АБО.
Елемент АБО - це логічна схема, на виході якої з'являється 1, якщо на
будь-який з його входів подано 1. На його виході з'являється 0, якщо на всі його входи подано 0. Цей елемент, як і елемент І, може мати два або більш входів.
На мал. 2 показані стандартні позначення, використовувані для елементів АБО із двома, трьома й чотирма входами.


 Значення на виході елемента АБО із двома входами наведені в табл. 2: А і В - входи; Y - вихід.
Елемент АБО виконує логічну операцію додавання.
1.3. Елемент НЕ.

Елемент НЕ виконує функцію, яка називається інверсією. Мета інвертора - зробити стан виходу протилежним стану входу. Якщо на вхід інвертора поданий високий стан, або 1, то на виході з'явиться низький стан, або 0. Якщо ж на вхід інвертора подати низький стан, або 0, то на виході з'явиться високий стан, або 1.
Схематичне позначення інвертора показане на мал. 3.


Роботу інвертора відбиває табл. 3. Вхід інвертора позначений A , а вихід - A (читається «не А»). Риска над буквою А показує заперечення А. Оскільки інвертор має тільки один вхід, те можливі тільки два стани входу.
1.4. Елемент І-НЕ.
Елемент І-НЕ є комбінацією елементів І і НЕ й найбільше широко використовуваною логічною функцією. Це обумовлене тим, що ці елементи можуть бути використані для створення деяких інших логічних елементів.
Схематичне позначення елемента І-НЕ, а також його еквівалентність послідовно включеним елементу І и інвертору, показані на мал. 4. Кружечок на виході позначає інвертування функції І.


Нижче наведена таблиця істинності для двухвходового елемента І-НЕ (табл. 4). Помітимо, що вихід елемента І-НЕ є запереченням виходу елемента І.
Подача 0 на будь-який вхід дає на виході 1.
1.5. Елемент АБО-НЕ.
Елемент АБО-НЕ є комбінацією елемента АБО й інвертора. Подібно
елементу І-НЕ, елемент АБО-НЕ також може бути використаний для створення інших логічних елементів. Схематичне позначення елемента АБО-НЕ, а також його еквівалентність послідовно включеним елементу АБО й інвертору показані на мал. 5. Кружечок на виході показує інвертування функції АБО.


Табл. 5 - таблиця істинності для двовходового елемента АБО-НЕ.
Помітимо, що його вихід є запереченням виходу елемента АБО. 1 на виході
з'являється тільки тоді, коли на обоє входу подано 0. Якщо на кожній із входів подано 1, то на виході буде 0. Існують елементи АБО-НЕ із двома, трьома, чотирма й вісьма входами.
Отримані про елементи відомості систематизуємо в таблиці 6.
Таблиця 6. Логічні елементи