Логические элементы в Logisim

Что такое Logisim?

Logisim - это программа, позволяющая разрабатывать и моделировать электрические схемы, используя удобный графический интерфейс. Данное программное обеспечение может запускаться на Windows, Linux, а также MAC OS.

Чем отличаются транзисторы p-типа и n-типа

Если говорить о функции транзистора, то она заключается в том, чтобы пропускать/не пропускать ток при напряжении на затворе.

Транзисторы p-типа не будут пропускать через себя ток при напряжении на затворе. Транзисторы n-типа, наоборот, пропускают ток только при напряжении на затворе.

Логические элементы в Logisim

Для того, чтобы смоделировать логические элементы в программе, нужно составить таблицу истинности. Начнём с элемента "НЕ".

Элемент "не"

Для элемента "не" таблица истинности будет выглядеть так:

Элемент "не" инвертирует входные значения. Если на него подаётся единица, то выходит ноль. Так и наоборот.

В Logisim этот элемент можно смоделировать при помощи транзисторов n-типа и p-типа.

Прежде всего, ставим на схему "Питание" и "Землю".

Для выполнения элемента "не" нам нужно сделать так, чтобы при подаче напряжения на затвор транзистор не пропускал ток (чтобы при единице на затворе был ноль на датчике).

Вроде бы, всё получилось. Но не тут то было. Если мы пустим на затвор транзистора единицу, на датчике будет отображаться "E", так как при единице на датчик передаётся сразу и ноль, и один.

Чтобы такого не происходило, поставим второй транзистор.

Элемент "и"

Для построения элемента "и" нам тоже понадобится построить таблицу истинности.

Элемент "и" выдаёт на выходе единицу только в том случае, когда и на входе А, и на входе B стоят единицы.

Ставим на схему два транзистора последовательно (для того, чтобы, если хотя бы один из них не пропускал ток, то он не шёл на датчик).

Вроде бы, всё работает. Но при двух единицах возникает та же проблема, что и при построении элемента "не".

Ставим с другой стороны два транзистора p-типа, которые при двух единицах не будут пропускать нулевой сигнал к датчику.

Элемент "или"

Построим таблицу истинности:

Элемент "или" даёт на выходе единицу в тех случаях, когда хотя бы на одном из двух входов единица.

В этот раз транзисторы n-типа ставим параллельно, чтобы даже при одной единице ток проходил на датчик.

Элемент "или-не"

Элемент "или-не" - противоположность элемента "или" поэтому, чтобы превратить "или" в "или-не" нужно просто поменять транзисторы местами. Если раньше транзисторы n-типа были сверху, а p-типа снизу, то теперь всё наоборот.

Элемент "и-не"

"И-не" также является противоположностью "и". Здесь тоже просто меняем транзисторы местами.