Мал. 4.1. Позначення елементів виключає Або: зарубіжні (зліва)
і вітчизняні (праворуч)
Під функцією виключає Або мається на увазі наступне: одиниця на виході з'являється тоді, коли тільки на одному вході присутній одиниця. Якщо одиниць на входах дві або більше, або якщо на всіх входах нулі, то на виході буде нуль. Таблиця істинності двухвходового елемента виключає Або приведена в табл. 4.1. Позначення, прийняті в вітчизняних та зарубіжних схемах, показані на рис. 4.1. Напис на вітчизняному позначенні елемента виключає Або "= 1" якраз і означає, що виділяється ситуація, коли на входах одна і тільки одна одиниця.
Елементів виключає Або в стандартних серіях небагато. Вітчизняні серії пропонують мікросхеми ЛП5 (чотири двухвходових елемента з виходом 2С), ЛЛ3 і ЛП12, що відрізняються від ЛП5 виходом ОК. Надто вже специфічна функція реалізується цими елементами.
З точки зору математики, елемент виключає Або виконує операцію так званого підсумовування по модулю 4. Тому ці елементи також називаються суматора за модулем два. Як уже зазначалося в попередній лекції, позначається підсумовування по модулю 2 знаком плюса, укладеного в гурток.
Основне застосування елементів виключає Або, прямо випливає з таблиці істинності, полягає в порівнянні двох вхідних сигналів. У разі, коли на входи приходять дві одиниці або два нуля (сигнали збігаються), на виході формується нуль (див. Табл. 4.1). Зазвичай при такому застосуванні на один вхід елемента подається постійний рівень, з яким порівнюється змінюється в часі сигнал, що приходить на інший вхід. Але значно частіше для порівняння сигналів і кодів застосовуються спеціальні мікросхеми компараторов кодів, які будуть розглянуті в наступній лекції.
Як суматора по модулю 2 елемент виключає Або використовується також в паралельних і послідовних делителях по модулю 2, службовців для обчислення циклічних контрольних сум. Але детально ці схеми будуть розглянуті в лекціях 14,15.
Важливе застосування елементів виключає Або - це керований інвертор (рис. 4.2). У цьому випадку один з входів елемента використовується в якості керуючого, а на інший вхід елемента надходить інформаційний сигнал. Якщо на керуючому вході одиниця, то вхідний сигнал інвертується, якщо ж нуль - НЕ інвертується. Найчастіше керуючий сигнал задається постійним рівнем, визначаючи режим роботи елемента, а інформаційний сигнал є імпульсним. Тобто елемент виключає Або може змінювати полярність вхідного сигналу або фронту, а може і не змінювати в залежності від керуючого сигналу.
Мал. 4.2. Елемент виключає Або як керований інвертор
У разі, коли є два сигнали однакової полярності (позитивні або негативні), і при цьому їх одночасний прихід виключається, елемент виключає Або може бути використаний для змішування цих сигналів (рис. 4.3). При будь-якої полярності вхідних сигналів вихідні сигнали елемента будуть позитивними. При позитивних вхідних сигналах елемент виключає Або буде працювати як елемент 2ИЛИ, а при негативних він буде замінювати елемент 2І-НЕ. Такі заміни можуть бути корисні в тих випадках, коли в схемі залишаються невикористаними деякі елементи виключає Або. Правда, при цьому треба враховувати, що затримка поширення сигналу в елементі виключає Або звичайно трохи більше (приблизно в 1,5 рази), ніж затримка в найпростіших елементах І, І-НЕ, АБО, АБО-НЕ.
Мал. 4.3. Застосування елемента виключає Або для змішування двох неодночасно сигналів
Мал. 4.4. Виділення фронтів вхідного сигналу за допомогою елемента виключає Або
Ще один дуже важливий застосування елемента виключає Або - формування коротких імпульсів з будь-якого фронту вхідного сигналу (рис. 4.4). В даному випадку не важливо, позитивний фронт вхідного сигналу або негативний, на виході все одно формується позитивний імпульс. Вхідний сигнал затримується за допомогою конденсатора або ланцюжка елементів, а потім вихідний сигнал і його затримана копія надходять на входи елемента виключає Або. В обох схемах в якості елементів затримки використовуються також двувходовие елементи виключає Або в неінвертуючому включенні (на невикористаний вхід подається нуль). В результаті такого перетворення можна говорити про подвоєння частоти вхідного сигналу, так як вихідні імпульси слідують вдвічі частіше, ніж вхідні.
Дану особливість елементів виключає Або треба враховувати в тому випадку, коли на обидва входи елемента надходять змінюються одночасно сигнали. При цьому на виході елемента можлива поява коротких паразитних імпульсів за допомогою одного з фронтів вхідних сигналів. Виключити їх вплив на подальшу схему можна, наприклад, за допомогою синхронізації, подібної розглянутої в попередньому розділі.