2)большое быстродействие логических устройств, что свя зано с большим быстродействием ЦВМ;
3)малый вес, малые габариты, низкая стоимость, малая потребляемая мощность.
В настоящей главе рассматриваются наиболее распростра ненные логические устройства.
§ 12.2. ИНВЕРТОР (ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО «НЕ»)
Инвертором (логическим устройством «НЕ») называется устройство с одним входом и одним выходом, у которого при нулевом сигнале на входе образуется единичный сигнал на выходе, при единичном сигнале на входе — нулевой сигнал на выходе. Схематическое изображение инвертора приведено на рис. 12.3. Связь сигналов на входе и выходе устройства изо бражена в табл. 12.1.
Таблица 12.1
Таблица значений переключательной функции
Схемное выполнение инвертора |
|
зависит |
от способа представления |
Рис. 12.3 |
сигналов. |
В потенциальных устрой |
|
ствах потенциал на выходе инвертора должен отличаться от потенциала на входе. При этом инверторы выполняются на усилителях постоянного тока. В импульсных логических уст ройствах инвертор изменяет полярность входного импульса. В качестве инверторов при этом могут использоваться трансфор маторы и усилители.
Инвертор на трансформаторе
В качестве инвертора может использоваться импульсный трансформатор (рис. 12.4). При этом обмотки трансформатора' включаются таким образом, чтобы полярность выходного им пульса была противоположной полярности входного импульса.
Такое устройство просто и экономично. Недостатками его яв ляются отсутствие усиления по мощности, сравнительно низкое
быстродействие и непригодность для применения в потенци альной системе логических устройств.
Инвертор на транзисторе
На рис. 12.5 и 12.6 приведены схемы усилителей—инверто ров на транзисторах с общим эмиттером и временные диаграм мы. В исходном состоянии транзистор в схеме рис. 12.5, а за перт за счет положительного смещения + Е6. При поступле нии отрицательного импульса (низкого потенциала для потен циальных схем) транзистор открывается и переходит в режим насыщения. Напряжение на коллекторе при этом изменяется от — Ек до нуля (рис. 12.5,6). Таким образом, при поступле нии на вход схемы отрицательного импульса на выходе обра зуется усиленный положительный импульс, т. е. устройство является инвертором.
В инверторе, изображенном на рис. 12.6, а, транзистор открыт в исходном состоянии и запирается при поступлении положительного входного импульса. Временные диаграммы напряжений на входе и выходе инвертора приводятся на рис. 12.6,6.
§12.3. КОНЪЮНКТОР (логическое устройство И)
1.Основные понятии
Конъюнктор (логическое устройство И) имеет несколько входов и один выход. Единичный сигнал на выходе появляется только в том случае, если подаются единичные сигналы одно временно на все входы. Если единичный сигнал отсутствует хо тя бы на одном входе, единичныхй сигнал на выходе отсут ствует.
Схематическое изображение конъюнктора на два входа приведено на рис. 12.7. Значения переключательной функции устройства приведены в табл. 12.2.
Таблица 12.2
Значения переключательной функции конъюнктора
Вход 1 (лу) |
Вход 2 (х,) |
Выход (у) |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
Функциональная схема конъюнктора приведена па рис. 12.8. Схема состоит из двух (в общем случае п) параллельно вклю
ченных ключевых элементов К1—К2, ограничительного резис тора R, включенного последовательно с ключевыми элемен тами. Нагрузочный резистор Rn включается параллельно ключевым элементам.
При отсутствии входных сигналов все ключевые элементы замкнуты и шунтируют сопротивление нагрузки /?„. Напряже ние на выходе схемы ииых при этом равно нулю.
При |
подаче управляющих |
сигналов |
На один вход |
один из |
ключевых элементов |
оказывается |
разомкнутым. |
При этом выходное напряжение не изменяется, так как рези стор R n будет по-прежнему зашунтирован ключевым элемен том, который остался в замкнутом состоянии.
Если одновременно поданы управляющие импульсы на все входы, то все ключи окажутся разомкнутыми. При этом шун тирование прекратится и через нагрузку будет протекать ток
Е
*н " R + Я - '
На выходе схемы возникнет импульс с амплитудой
ER»
£/. -- І-hRh -- R + Rh
Используются также конъюнкторы, у которых ключевые элементы включаются последовательно друг с другом. В этом случае в исходном положении ключевые элементы должны быть разомкнуты. Полезный сигнал создается при одновремен ном замыкании всех ключевых элементов.
2.Диодно-резисторный конъюнктор
Вэтом устройстве в качестве ключевых элементов исполь зуются диоды. Вид схемы диодно-резисторного конъюнктора
на два входа изображен на рис. 12.9. В этой схеме R — огра ничительный резистор; Д1, Д2 — ключевые диоды; Rвх1> R b x 2 резисторы, на которых выделяются входные импульсы; RH— нагрузочный резистор; Сп — паразитная емкость нагрузки.
Временные диаграммы, поясняющие работу конъюнктора, приведены на рис. 12.10.
В исходном состоянии диоды открыты, так как на аноды диодов подается положительное напряжение смещения. То ком через нагрузку в исходном состоянии можно пренебречь, так как выполняются соотношения
R » > R , я > г пр + RBX.
Напряжение на выходе в исходном состоянии при п входах можно определить по формуле
гг |
Е |
Ro _ |
ER0 |
/1 о 1 \ |
" " |
|
~ |
• |
0 |
