Поиск неисправностей в электронике

В настоящее время конструирование телевизионной и радиоаппаратуры, устройств бытового назначения и персональных компьютеров развивается в направлении почти исключительного использования цифровых схем. Те же самые процессы постепенно происходят в промышленных системах управления.

Эта глава рассматривает основы современной техники и методы сервисного обслуживания обычных цифровых схем.

Основные сведения

Логика — наука о правильном рассуждении. Мы используем ее каждый день, принимая решения и познавая мир вокруг. Многие из наших рассуждений можно представить в виде последовательности выражений: если — то. Рассмотрим, например, следующее утверждение:

Если у меня будет час времени, и дождя не будет, и газонокосилка заведется, то я постригу газон. Заметьте, что слово если сопровождается тремя условиями, каждое из которых может быть истинно или ложно. Союз и означает, что все условия должны быть выполнены (истинны), чтобы выполнилось выражение, следующее за то. Цифровая логика использует электронные схемы для комбинирования событий, которые могут быть представлены как истинные или ложные для получения конечного вывода — решения.

Двоичная система счисления

Цифровые системы требуют такого входа, который есть или истинный или ложный, да или. нет, включено или выключено. Следовательно, должен быть способ представить эти два условия в электронных схемах, которые используются для комбинации входных условий. Это выполняется за счет подачи определенного напряжения для представления уровня логической 1 и другого напряжения для представления уровня логического 0.

Например, во многих популярных схемах 5 В представляет логическую 1, а 0 В-логический 0. Поэтому уровень логической 1 часто называется высоким, а уровень логического 0 — низким. В некоторых системах 1 рассматривается как «истина», «да» или включено, а 0 представляет «ложь», «нет» или выключено. Это называется положительной логикой. В системе с отрицательной логикой 1 представляет «ложь», а 0 — истину.

Логические функции

Логика И

Во многих электронных системах для комбинирования входных сигналов и получения выходных должны быть приняты логические решения. Рассмотрим микроволновую печь. Логика, определяющая включение и выключение магнетрона (который вырабатывает микроволновую энергию), требует определенных входных сигналов, например:

♦ таймер должен быть включен (то есть, установлен не на 0);

♦ нажата кнопка Пуск.

Способ соединения схемы для обеспечения логики, реализующей данную функцию, показан на рис. 7.1.

Рис. 7.1.Переключение с использованием логического И

Эти два входа (переключателя) комбинируются функцией И, то есть для того чтобы выход был «истина», оба входа должны быть «истина».

На рис. 7.2 представлены функции И в виде логических символов, а также таблицу, которая укалывает, как комбинируются входные сигналы, она называется таблицей истинности.

Рис. 7.2.Схема логического И

На рис. 7.3 представлен упрощенный пример схемы логического И.

Рис. 7.3.Использование логического И в микроволновой печи

В большинстве микроволновых печей есть выключатель, представляющий собой кнопку без фиксации. Как может печь продолжать работать при установленном таймере и кнопке Пуск, которая была нажата, а затем отпущена? Очевидно, что этого не добиться с помощью только функции И. В современных микроволновых печах эта операция осуществляется при содействии микропроцессора. Мы рассмотрим эту тему в главе 9. Для учебных целей мы подробнее остановимся на том, как можно управлять микроволновой печью с помощью цифровых логических схем.

Логика ИЛИ

При применении кнопки в микроволновой печи можно сформулировать проблему следующим образом. Магнетрон должен быть включен, если:

♦ таймер установлен И нажимается кнопка Пуск;

♦ таймер установлен И магнетрон уже включен.

Обратите внимание, что пока выражение А или В истинно, выход должен быть «истина». Только если А и В «ложь», выход будет «ложь».

На рис. 7.4 приведены обозначение и таблица истинности для логической функции ИЛИ.

Рис. 7.4.Схема логического ИЛИ

На рис. 7.5 показана полная логическая схема управления микроволновой печью.

Рис. 7.5.Управляющая логика микроволновой печи

Логика НЕ

Третий базовый элемент цифровой логики — это функция, которая позволяет инвертировать логический сигнал или найти его дополнительную величину. Часто необходимо показать, что событие не случилось. В примере с микроволновой печью мы НЕ услышим звуковой сигнал, и дисплей не перейдет в режим часов до тех пор, пока не истечет предварительно установленное время работы.

На рис. 7.6 приводится символическое обозначение инвертора, таблица истинности и пример случая, когда таймер не включен.

Рис. 7.6. Инвертор