 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Элемент инверсии или отрицания – элемент НЕ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Ознакомление с микросхемами логических элементов.
ЗАДАНИЕ
Ознакомление с микросхемами и изучение режимов работы: а) логических элементов НЕ, И, ИЛИ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ; б) триггера; в) цифрового счетчика импульсов; г) регистра.
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В цифровых устройствах используются два вида сигналов: 1 Ступенчатое напряжение двух уровней (рис. 84), высокому напряжению U (потенциалу) приписывается информационное значение 1, низкому напряжению U – значение 0. 2 Прямоугольные импульсы напряжения (рис. 85), наличию импульса соответствует 1, отсутствию – 0.
Рис. 84
Рис. 85 Рис. 86
В этом случае входные X и выходные Y сигналы логических схем (рис. 86) являются двоичными сигналами. Они представляются сочетаниями 1 и 0. Логические схемы выполняют определенные логические операции (функции) с входными сигналами и результаты этих операций отражают на выходе. К логическим преобразованиям двоичных сигналов относятся три элементарные операции: 1 Логическое сложение (дизъюнкция) – операция ИЛИ:
2 Логическое умножение (конъюнкция) – операция И:
3 Логическое отрицание (инверсия) – операция НЕ:
Правила выполнения основных логических функций с двумя двоичными переменными X1, X2 таковы:
Логические функции реализуются в логических элементах, которые создают на базе электронных устройств – диодов, транзисторов, микросхем. В цифровой микросхеме логические операции осуществляются с помощью логических элементов. В начале развития микроэлектроники микросхема содержала обычно один логический элемент. На рис. 88 показан элемент, относящийся к устройствам резистивно-транзисторной логики (РТЛ). Основными элементами таких устройств являются резисторы и транзисторы. На рис. 89 изображен элемент диодно-транзисторной логики (ДТЛ). С течением времени импульсные параметра микросхем РТЛ и ДТЛ оказались недостаточными. Для улучшения таких параметров микросхем как быстродействие, помехоустойчивость, экономичность были разработаны новые принципиальные схемы логических элементов, образовавших класс устройств транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) с использованием многоэмиттерных транзисторов (рис. 90). Среди простых микросхем ТТЛ преобладают приборы с логикой И,
Элемент инверсии или отрицания – элемент НЕ
Элемент НЕ выполняет функцию инверсии входного сигнала (рис. 87).
Рис. 87
На рис. 88 изображена микросхема НЕ, реализующая функцию НЕ при использовании одного входа.
Рис. 88
Пусть на вход X1 элемента (рис. 88) подается напряжение высокого уровня, соответствующее сигналу 1:
Тогда по входной цепи ( + UИП , R1,переход база – эмиттер,
При подаче на вход X1 низкого напряжения
транзистор VT1 закрывается (
Таким образом, данная схема является инвертором для каждого входа. В микросхеме НЕ (рис. 89) отсутствуют входные резисторы, снижающие время включения схемы. Они заменены диодами VD1, VD2, VD3.
Рис. 89
Как инвертор схема (рис. 89) работает следующим образом: – при подаче на вход X1 напряжения низкого уровня
открывается диод VD1, вследствие чего понижается напряжение в точке К и уменьшается ток базы транзистора VT1. Транзистор закрывается, напряжение выхода увеличивается до величины UИП :
– при подаче на вход X1 напряжения высокого уровня
диод VD1 закрывается, напряжение в точке К увеличивается и растет ток базы транзистора VТ1. Транзистор VТ1 открывается, напряжение на выходе уменьшается практически до нуля:
Для улучшения электрических параметров рассмотренной микросхемы заменяют ячейку диодов VD1 – VD3 многоэмиттерным транзистором VT1 (рис. 90). Каждый n-p переход транзистора играет роль диода.
Рис. 90
При подаче на вход Х1 напряжения низкого уровня
на участке база – эмиттер транзистора \/Т1 образуется цепь с малым сопротивлением ( В этом случае мало напряжение на участке база – коллектор транзистора VТ1 и транзистор VТ1 закрыт ( Вследствие этого напряжение на выхода схемы велико:
При подаче на вход X1 напряжения высокого уровня
закрывается переход база – эмиттер транзистора VТ1, так как отсутствует разность потенциалов на этом участке. Образуется цепь тока базы второго транзистора: + UИП , резистор RБ1, база – эмиттер VТ2, Транзистор VТ2 открывается, переходя в режим насыщения. Напряжение на выходе схемы уменьшается:
Из рассмотренного следует, что многоэмиттерный транзистор VT1 не инвертирует уровень входного сигнала, роль инвертора играет транзистор VТ2. На рис. 91 показана схема инвертора, имеющая двухтактный выходной каскад из n-p-n транзисторов VТ3 и VТ4.
Рис. 91
Для поочередного включения выходных транзисторов необходим промежуточный каскад, называемый расщепителем фазы входного сигнала и состоящий из транзистора VТ2, резисторов R2, R3. Расщепитель фаз имеет два выхода: коллекторный (К) и эмиттерный (Э), импульсы на которых находятся в противофазе. Выходные транзисторы включаются поочередно, создавая на выходе высокое или низкое напряжение. Диод VD1 защищает эмиттер транзистора VT1 от пробоя. Пусть на вход Х схемы (рис. 8) подается напряжение низкого уровня. Ток коллектора транзистора VT1, являющийся током базы транзистора VТ2, при этом равен нулю и транзистор VТ2 закрыт. Поэтому отсутствует ток базы транзистора VТ4, транзистор VТ4 закрыт. При этом открывается транзистор VТ3.На выходе схемы создается высокое напряжение. При подаче на вход Х напряжения высокого уровня появится ток базы IБ2 и транзистор – фазорасщепитель VТ2 откроется. Часть его эмиттерного тока поступит на базу транзистора VТ4, и транзистор перейдет в состояние насыщения. При этом напряжение UК4 транзистора уменьшится, т.е. напряжение на выходе схемы станет низким, близким к нулю. Для микросхемы НЕ К155ЛН1 (рис. 92) приводятся основные параметры (табл. 19) и обозначение выводов цоколя микросхемы (рис. 93).
Рис. 92
Таблица 19
I0вых – стекающий выходной ток для одного инвертора при входном вас напряжении низкого уровня;
I1потр. – потребляемый ток микросхемы при максимальных уровнях напряжений на всех входах;
I0потр. – потребляемый ток микросхемы при минимальных уровнях напряжений на всех входах;
tзд.р – среднее время задержки распространения выходного сигнала для положительного и отрицательного фронта импульса (рис. 121).
Рис. 93
На основе данного инвертора созданы микросхемы серии 155, например И и ИЛИ.
|
;
;
.
. Число микросхем с логикой ИЛИ существенно меньше.
.=˙ 
.
) течет ток базы, приводящий транзистор VT1 в режим насыщения. При этом ток коллектора IК велик, а напряжение коллектора UК, являющееся выходным напряжением UY , мало (близко к нулю), что соответствует сигналу 0:
.=˙ 
.
.=˙ 
), так как ток базы IБ мал ( 
). Напряжение на выходе схемы в этом случае велико:
.=˙ 
.
.=˙ 
): + UИП , резистор RБ1, база – эмиттер VТ1, ключ S1, 
). Напряжение на коллекторе VТ1, являющееся напряжением базы транзистора VТ2, также мало ( 
) и оно закрывает транзистор VТ2.
.=˙ 
.