无触点逻辑电路的设计与优化

现代电气控制系统中大量使用无触点式逻辑元件，用于代替传统的有触点的继电器逻辑电路。这种方案的优点是电路简单、动作速度快、功耗低、寿命长、可靠性高。

逻辑电路只有两种状态——导通和关断，即高电平和低电平，分别表示为数字“1”和数字“0”。

基本逻辑电路有与（AND）、或（OR）、非（NOT）与非（NAND）、或非（NOR）、异或（XOR）等逻辑电路。

逻辑与电路（AND）：只有当输入信号X₁和X₂同时为“1”时，输出y才为“1”，记忆口诀是“全1则1，有0则0”。逻辑表达式为

y=X₁·X₂

逻辑或电路（OR）：输入信号X₁或X₁其中有一个或两个都为“1”时，输出y为“1”，记忆口诀是“有1则1，全0则0”。逻辑表达式为

y=X₁+X₂

逻辑非电路（NOT）：当输入信号X为“0”时输出y为“1”，反之，当输入信号X为“1”时输出y为“0”，记忆口诀是“1、0互换”，逻辑表达式为

逻辑与非电路（NAND）：只有当输入信号X₁和X₁同时为“1”时，输出y才为“0”，记忆口诀是“全1则0，有0则1”。逻辑表达式为

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逻辑或非电路（NOR）：输入信号X₁或X₁其中有一个或两个都为“1”时，输出y为“0”，记忆口诀是“全0则1，有1则0”。逻辑表达式为

逻辑异或电路（XOR）：输入信号X₁和X₂二者相同时，输出y为“0”，不相同时，输出y为“1”，记忆口诀是“相同为0，相异为1”。逻辑表达式为

基本逻辑电路的符号、真值表和表达式如图10-10所示。

图10-10 基本逻辑电路

由基本逻辑电路可以构成功能更复杂的逻辑控制电路，例如具有记忆功能的逻辑电路RS触发器、定时器、计数器、解码器等等。图10-11是RS触发器的真值表和接通、断开的定时器的时序波形图。上述这些逻辑电路可以由继电器构成，也可以由晶体管构成，最普遍的是由集成电路芯片构成。现在传动系统中经常使用的PLC（可编程序控制器），就是利用编程方法实现逻辑电路的功能。

图10-11 RS触发器和定时器