**Логические элементы** - это наиболее простые цифровые микросхемы, имеющие несколько входов (от 1 до 12) и один выход. Так как внутренней памяти у логических элементов нет, они относятся к группе комбинационных устройств. Достоинства логических элементов - высокое быстродействие и малая потребляемая мощность. Недостаток - на их основе трудно реализовывать сложные функций.  
## Инвертор
**Инвертор** - имеет 1 вход и 1 выход.  
![Обозначение инвертора](../Pictures/03_01.%20Обозначение%20инвертора.png)  
Таблица истинности инвертора:

| Вход | Выход |
| ---- | ----- |
| 0    | 1     |
| 1    | 0     |
  
Применение:
1. Изменение полярности сигнала  
	![Изменение полярности сигнала инвертором](../Pictures/03_02.%20Изменение%20полярности%20сигнала%20инвертором.png)
2. Изменение полярности фронта сигнала  
	 ![Изменение полярности фронта сигнала инвертором](../Pictures/03_03.%20Изменение%20полярности%20фронта%20сигнала%20инвертором.png)
3. В схемах генераторов прямоугольных импульсов, выходной сигнал которых периодически изменяется с нулевого уровня на единичный и обратно  
	![Генератор прямоугольных импульсов на инверторах](../Pictures/03_04.%20Генератор%20прямоугольных%20импульсов%20на%20инверторах.png)
4. Для получения задержки сигнала от 5 до 100 мс  
	![Задержка сигнала с помощью инверторов](../Pictures/03_05.%20Задержка%20сигнала%20с%20помощью%20инверторов.png)
  
Характеристики инвертора:
1) Передаточная характеристика  
	![Передаточная характеристика инвертора](../Pictures/03_06.%20Передаточная%20характеристика%20инвертора.png)  
	$U_{пом}^0$ - допустимая величина помехи на входе при низком уровне входного напряжения.  
	$U_{пом}^1$ - допустимая величина помехи на входе при высоком уровне входного напряжения.  
	Наименьшая из этих помех приводится в справочниках и характеризует статическую помехоустойчивость элемента.
2. Время задержки. Задержка обусловлена инерционными свойствами транзисторов, на которых выполнен элемент.  
	![Время задержки инвертора](../Pictures/03_07.%20Время%20задержки%20инвертора.png)  
	$t_3=\frac{t_3^{}+t_3^{01}}{2}$  
3. Потребляемая мощность - определяется как среднее арифметическое мощностей, потребляемых элементом в состоянии логического 0 и логической 1 на выходе, или как сумма статической и динамической составляющей. Потребляемая мощность существенно зависит от частоты входного сигнала.  
	![Потребляемая мощность инвертора](../Pictures/03_08.%20Потребляемая%20мощность%20инвертора.png)
4. Нагрузочная способность $n$ - характеризует число входов аналогичных логических элементов, которые можно подключить к выходу данного логического элемента без нарушения его нормального функционирования
## Повторители и буферы
Они выполняют функцию увеличения нагрузочной способности сигнала, то есть позволяют подавить один сигнал на множество входов. Также повторители и буферы применяются для получения двунаправленных линий или для мультиплексирования сигналов.  
**Двунаправленная линия** - это линия (провода), сигналы по которой могут распространятся в двух противоположенных направлениях.  
![Двунаправленная линия](../Pictures/03_09.%20Двунаправленная%20линия.png)  
**Мультиплексирование** - это передача разных сигналов по одним и тем же линиям в разные моменты времени.  
Двунаправленная линия обязательно мультиплексированная. А мультиплексированная линия может быть как двунаправленной так и однонаправленной.  
К мультиплексированной линии присоединяется несколько выходов, только один из которых находится в активном состоянии, а остальные выходы отключаются. Выходы могут быть OK или 3C.  
![Однонаправленная мультиплексированная линия](../Pictures/03_10.%20Однонаправленная%20мультиплексированная%20линия.png)  
Буферы с выходом 3C обязательно имеют управляющий вход -EZ (-OЕ), переводящий выходы в третье, пассивное состояние. Как правило, третьему состоянию соответствует 1 на этом входе, а активному состоянию выходов - 0, то есть сигнал EZ имеет отрицательную полярность.  
Таблица истинности однонаправленного буфера:  

| Вход | -EZ | Выход |
| ---- | --- | ----- |
| 0    | 0   | 0     |
| 1    | 0   | 1     |
| 0    | 1   | 3С    |
| 1    | 1   | 3С    |
  
Двунаправленные буферы позволяют передавать сигнал в обоих направлениях, и в зависимости от управляющего входа T входы могут становится выходами, а выходы - входами. Вход управления EZ может отключать как входы, так и выходы.  
Таблица истинности двунаправленного буфера:  

| Вход T | Вход -EZ | Операция |
| ------ | -------- | -------- |
| 0      | 0        | B → A    |
| 1      | 0        | A → B    |
| 0      | 1        | 3С       |
| 1      | 1        | 3С       |
  
Буферы и повторители часто используют для светодиодной индикации.
## И, ИЛИ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ
У этих логических элементов есть от 2 до 12 равноправных входов и один выход, сигнал на котором определяется комбинацией входных сигналов.  
Таблица истинности двухвходовых элементов И, И-НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ:  

| Вход 1 | Вход 2 | Выход И | Выход И-НЕ | Выход ИЛИ | Выход ИЛИ-НЕ |
| ------ | ------ | ------- | ---------- | --------- | ------------ |
| 0      | 0      | 0       | 1          | 0         | 1            |
| 0      | 1      | 0       | 1          | 1         | 0            |
| 1      | 0      | 0       | 1          | 1         | 0            |
| 1      | 1      | 1       | 0          | 1         | 0            |
  
Обозначения элементов И, И-НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ:  
![Обозначение логических элементов И, И-НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ](../Pictures/03_11.%20Обозначение%20логических%20элементов%20И,%20И-НЕ,%20ИЛИ,%20ИЛИ-НЕ.png)  
Временные диаграммы:  
![Временные диаграммы логических элементов НЕ, ИЛИ, И](../Pictures/03_12.%20Временные%20диаграммы%20логических%20элементов%20НЕ,%20ИЛИ,%20И.png)  
![Временная диаграмма логического элемента И-НЕ](../Pictures/03_13.%20Временная%20диаграмма%20логического%20элемента%20И-НЕ.png)  
Все логические элементы бывают с выходами 2C, OK, 3C. Если выход 3C, то обязательно имеется вход разрешение -EZ.  
Эти логические элементы могут применятся в качестве элемента разрешения или запрета. Элементы могут использоваться в качестве инверторов или повторителей.
## Исключающее ИЛИ, Исключающее ИЛИ-НЕ
Обозначение логического элемента **Исключающее ИЛИ**:  
![Обозначение логического элемента Исключающее ИЛИ](../Pictures/03_14.%20Обозначение%20логического%20элемента%20Исключающее%20ИЛИ.png)  
Таблица истинности логического элемента Исключающее ИЛИ:  

| Вход 1 | Вход 2 | Выход |
| ------ | ------ | ----- |
| 0      | 0      | 0     |
| 0      | 1      | 1     |
| 1      | 0      | 1     |
| 1      | 1      | 0     |
  
Обозначение логического элемента **Исключающее ИЛИ-НЕ**:  
![Обозначение логического элемента Исключающее ИЛИ-НЕ](../Pictures/03_15.%20Обозначение%20логического%20элемента%20Исключающее%20ИЛИ-НЕ.png)  
Таблица истинности логического элемента Исключающее ИЛИ-НЕ:  

| Вход 1 | Вход 2 | Выход |
| ------ | ------ | ----- |
| 0      | 0      | 1     |
| 0      | 1      | 0     |
| 1      | 0      | 0     |
| 1      | 1      | 1     |
  
Исключающее ИЛИ выполняет операцию **"сложение по модулю два"**, поэтому элемент еще называется **сумматор по модулю два**.  
Основное применение исключающего ИЛИ - сравнение двух входных сигналов. Второе применение - в качестве **управляемого инвертора**:  
![Исключающее ИЛИ в качестве управляемого инвертора](../Pictures/03_16.%20Исключающее%20ИЛИ%20в%20качестве%20управляемого%20инвертора.png)
