«Входной сигнал А связан логической функцией И со входным сигналом В, в результате чего на выходе устанавливается сигнал Y». Так в теории описывается функция логического элемента И.
На булевой логике операция И обозначается символом • и записывается следующим образом: A • B = Y
Логический элемент И можно назвать элемент вида «пан или пропал», «все или ничего». На рисунке 1 представлена аналогия логического элемента И в виде переключателей A и B. Смысл такой: чтобы лампа 12 вольт загорелась, нужно замкнуть два переключателя: и A и B.
В реальных условиях логические элементы И построены в основном на транзисторах и диодах, которые находятся внутри интегральных микросхем. Хотя могут быть построены и на реле, и на переключателях, и на пневматических распределителях.
Обозначение логического элемента И
На схемах логический элемент И условно принято обозначать так, как показано на рисунке 2. И неважно на каких он компонентах собран: на транзисторах или переключателях, функция у него одна. В добавок можно встретить символ &, который также указывает на элемент И.
С помощью логических элементов строиться соответствующая логика. Она необходимая для реализации нужного функционала устройства. В зависимости от того, какие сигналы поданы на вход(ы) и исходя из логики элемента, на выходе установится либо логический «0», либо логическая «1».
В случае с элементом И на выходе будет логическая «1» только в том случае, когда на вход A и на вход B поданы логические «1», рисунок 3 (или переключатели будут замкнуты, рисунок 1).
На рисунке 4 к выходу элемента подключен токоограничивающий резистор и светодиод в качестве индикатора. Светодиод загорается, когда на входах A и B устанавливаются логические единицы (высокий уровень). Если хотя бы на одном из входов установлен логический ноль (низкий уровень), то светодиод не будет светиться.
Логической единицей (сигнал высокого уровня или напряжение высокого уровня) на схеме обычно принято считать положительный потенциал +5 Вольт относительно общей точки (или земли, или GND, как кому нравиться). Логическим нулем (сигналом низкого уровня) является напряжение, приближенное к земле, к потенциалу 0 Вольт. Уровни 0 Вольт и 5 Вольт еще называются положительной логикой. Она наиболее распространена.
Нужно помнить, что существуют и другие уровни двоичных единиц и нулей. Например, 0В и +12В, 0В и +15В, 0В и +3.3В, ±12В (-12 Вольт — низкий уровень, +12 Вольт — высокий уровень) и так далее. Они будут зависеть от элементной базы, на которой собрано устройство.
| Входы | Выход | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| A | B | Y | |||
| Уровень напряжения | Двоичный сигнал | Уровень напряжения | Двоичный сигнал | Уровень напряжения | Двоичный сигнал |
| Низкий | 0 | Низкий | 0 | Низкий | 0 |
| Низкий | 0 | Высокий | 1 | Низкий | 0 |
| Высокий | 1 | Низкий | 0 | Низкий | 0 |
| Высокий | 1 | Высокий | 1 | Высокий | 1 |
На рисунке 1 показана таблица истинности для логического элемента И. В ней собраны все комбинации, которые могут принимать входы A и B, и реакция выхода Y на соответствующие сигналы. Согласно таблице высокий уровень будет только в одном случае: когда на входе А и на входе В будут высокие уровни напряжения.
