Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V.2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V.2.1 Logické obvody Kapitola 14 Logická funkce NAND Ing. Igor Třaska 1.9.2013
Obsah ÚVOD... 1 1 LOGICKÁ FUNKCE NAND... 2 2 DOPORUČENÁ LITERATURA... 5 3 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 6 4 SEZNAM OBRÁZKŮ... 7
Úvod Výukový materiál vysvětluje logickou funkci NAND a její vlastnosti. Výukový materiál je doplněn o pracovní list, který je zaměřen na kontrolní otázky k probíranému tématu. Výukový materiál je přednostně určen studentům 4. ročníku vzdělávacího oboru 39-41- L/01 Autotronik a vzdělávacího oboru 23-45-M/01 Dopravní prostředky. Vzdělávací materiál pokrývá nejdůležitější obsahovou část odborných předmětů Automatizace, Aplikovaná elektronika a Odborný výcvik. Každý pracovní list (dále jen PL) provede studenta probíranou tématikou ve formě praktického zapojování, měření a výpočtu, kdy si student sám ověří platnost probírané problematiky. Pro úspěšné zvládnutí měřicích úloh je nezbytná dostatečná teoretická příprava studentů v elektrotechnických odborných předmětech, zejména v předmětu Elektronika a elektrotechnika a Automatizace. 1
1 Logická funkce NAND Tato logická funkce má název NEGOVANÝ LOGICKÝ SOUČIN. Jedná se v podstatě o kombinaci dvou funkcí. Funkci logického součinu a funkci negace. Definice: Logická proměnná výrazu této funkce nabývá hodnoty log 1, pokud je alespoň jeden z výroků nepravdivý. Definici lze napsat i takto: Výraz je pravdivý, je li alespoň jeden z výroků nepravdivý. Pokud definici ještě více počeštíme, lze definici napsat takto: Na výstupu logické funkce bude hodnota log 1, pokud budou na vstupu funkce alespoň jedna hodnota log 0. Zápis funkce: y je výraz (závisle proměnná, neboli výstupní hodnota funkce) a,b jsou výroky (nezávisle proměnné, neboli vstupní hodnoty funkce) (výroků vstupních signálů může mít funkce libovolný počet) Schematická značka funkce Pravdivostní tabulka: a b y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Pravdivostní tabulka vyjadřuje všechny možné kombinace vstupních a výstupních proměnných dle zápisu funkce. 2
Realizace funkce kontaktním členem: Stejnosměrný zdroj je připojen přes rozpínací kontakty a a b výstup y. Pokud bude alespoň jeden rozpínací kontakty sepnutý, dostane se napětí stejnosměrného zdroje na výstup y. Realizace funkce pomocí tranzistorů: Pro obvod na obrázku platí, že nulové napětí na jednom nebo obou vstupech otevře tranzistor T1 průchodu proudu. Napětí na jeho kolektoru poklesne k úrovni 0V, což uzavře tranzistor T2. Tranzistorem T2 přestane protékat proud. Na bázi tranzistoru T3 je téměř na napětí 0V, což tranzistor T3 uzavře. Na výstup tranzistoru T3 se z dalšího hradla (logického členu) přenese kladné napájecí napětí. Shrnuto: nulové napětí na kterémkoliv vstupu tohoto obvodu (logická nula) vyvolá napětí blízké napájecímu na jeho výstupu. Jestliže jsou oba vstupy na úrovni napájecího napětí (logická 1), pak se tranzistor T1 zavře, otevře se tranzistor T2, což otevře tranzistor T3, na jehož výstup se přenese 0V (logická 0). Logická funkce NAND patří mezi nejpoužívanější funkce v praxi. Výrobci integrovaných obvodů vyrábějí logické funkce tak, že do jednoho pouzdra sdružují několik shodných logických funkcí. Např. integrovaný obvod SN 7400N, obsahuje čtyři hradla NAND. 3
Obrázek 1. Integrovaný obvod realizující funkci NAND Kontrolní otázky: Doplňte pravdivostní tabulku: a b y 0 1 1 0 1 1 0 0 Napište praktickou možnost realizace funkce NAND: Napište definici funkce NAND: 4
2 Doporučená literatura 1. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY: Elektrotechnika motorových vozidel II. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-07-0. 2. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY: Elektrotechnika motorových vozidel I. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-13-1. 3. Gscheidle, Rolf a kol. Příručka pro automechanika. Praha : SOBOTÁLES, 2002. ISBN 80-85920-83-2. 4. Maťátko, Ján. ELEKTRONIKA, Praha : IDEA SERVIS., 2007. ISBN 978-80-85970-64-7. 5. Jiří Tůma, Renata Wagnerová, Radim Farana, Lenka Landryová. ZÁKLADY AUTOMATIZACE, Ediční středisko VŠB TUO, Ostrava 2007. ISBN 978-80-248-1523-7 5
3 Použitá literatura a zdroje 1. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY, Elektrotechnika motorových vozidel II. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-07-0. 2. Ing. Jan, Zdeněk, Ing. Ždárský, Bronislav a PaedDr. Kubát, Jindřich. AUTOMOBILY, Elektrotechnika motorových vozidel I. Brno : Avid, spol. s r.o., Brno, 2008. ISBN 978-80-87143-13-1. 3. Jiří Tůma, Renata Wagnerová, Radim Farana, Lenka Landryová. ZÁKLADY AUTOMATIZACE, Ediční středisko VŠB TUO, Ostrava 2007. ISBN 978-80-248-1523-7 6
4 Seznam obrázků OBRÁZEK 1. INTEGROVANÝ OBVOD REALIZUJÍCÍ FUNKCI NAND... 4 7