Для изображения логической переменной в дискретных электронных устройствах (далее ДЭУ) используют процессы передачи электромагнитой энергии, в основном в виде электрического тока. В качестве информационного параметра в большинстве ДЭУ, предназначенных для обработки (выполнения операций с данными) служит электрическое напряжение, то самое, которое измеряется в Вольтах с помощью вольтметра.
В некоторых узлах устройств передачи данных информационным параметром является сила электрического тока.
В устройствах динамической полупроводниковой памяти, флэш-памяти информационный параметр – электрический заряд.
В устройствах магнитной памяти (магнитные диски) значения логической переменной изображаются величиной намагниченности малых участков ферромагнитного материала.
В оптических устройствах обработки и хранения данных используются не только электромагнитные процессы распространения световой электромагнитной волны в среде, там значения логической переменной могут изображаться другими физическими процессами (изменение оптических свойств участков среды и др.).
Наиболее распространен и широко используется стандарт кодирования логической переменной, который был принят в 60-х годах 20 века для первых моделей интегральных полупроводниковых логических элементов на биполярных транзисторах (ТТЛ-стандарт, TTL). Интегральные микросхемы ТТЛ-стандарта использовали напряжение источника питания +5,0В. В рамках этого стандарта используется диапазон напряжений от 0 В до +5 В (он привязан к напряжению источника питания), для изображения логического «нуля» выделен интервал от 0 В до +0,5 В, для изображения логической «единицы» – интервал от 2,4В до +5В. Допускается расширение интервала «нуля» вниз до –0,5 В и интервала «единицы» вверх до +5,5В.
Приемники такого сигнала распознают его значение путем сравнения принятого напряжения с пороговым уровнем переключения около 1,55 В, принимая превосходящие значения за «единицу» и меньшие значения за «нуль»
Граница между интервалами логического нуля и логической единицы (порог переключения) не нормирована точно, но приблизительно она составляет для элементов ТТЛ около 1,55 В. Это значит, что если на вход логического электронного элемента-повторителя действует напряжение несколько меньше этой величины, то элемент-повторитель должен сформировать значение напряжения на выходе внутри диапазона «нуля», т.е. меньше 0,5 В (практически около 0,1 В).
Т.е. логические элементы проектируют так, чтобы они компенсировали влияния помех и восстанавливали неискаженные значения сигнала, если помехи не слишком велики.
Обратите внимание на то, что между интервалами «нуля» и «единицы» оставлен значительный промежуток (около 2 В) для обеспечения помехозащищенности. Помехи и флуктуации доллжны иметь значительную величину, чтобы исказить значение сигнала до противоположного.
Электронные логические устройства имеют некоторое количество входных контактов, проводников, на которые извне подаются напряжения, изображающие комбинации логических сигналов, соответствующих входным данным. Результаты работы электронного логического устройства формируются на выходных контактах, также в виде комбинаций логических сигналов.
В ходе развития технологии производства интегральных микросхем напряжение их питания постепенно понижают. Это позволяет получить более высокое быстродействие при меньшей потребляемой мощности. К 2002 году напряжение питания «внутренней начинки» современных больших интегральных схем (БИС) может быть ниже 2,0 В. Поэтому изображение логической переменной «внутри» современных микросхем отличается от ТТЛ стандарта. Однако внешние сигналы (выводимые на контакты БИС) и сегодня в большинстве случаев формруют в соответствии с ТТЛ стандартом.