Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Типовые фрагменты цепей




 

Вторым важным вопросом, освещающим работу логических цепей с общих позиций, является вопрос о типовых фрагментах цепей, часто встречающихся в конкретных сериях ИМС.

Типовые фрагменты логических цепей будем строить, ориентируясь на реально существующие схемные компоненты. В полупроводниковой электронике в качестве ключей используются диоды и транзисторы. Между ними имеется существенное различие: диоды не имеют управляющего входа, у транзисторов он есть.

Диод служит ключом, управляемым самим сигналом. В зависимости от полярности сигнала (или направления тока в цепи) диод можно представить в виде замкнутого или разомкнутого участка цепи. В данном рассмотрении свойства диода идеализируем: прямое сопротивление считаем нулевым, обратное - бесконечно большим.

Транзисторы имеют управляющий электрод (базу, затвор) воздействие на который определяет состояние ключа (замкнут или разомкнут). Роль прерывателя при этом играет участок между коллектором и эмиттером (или между стоком и истоком). Диодные логические элементы выполняются в двух вариантах: с общими катодами (базами) или с объединенными анодами (эмиттерами): рис.

 

Uп

  Нагр.
Ux1

 

Uxn y

  Нагр.
Вых

Ux1 y

  Нагр.
Вых

Uxn

а) б)

В схеме с объединенными базами отпирается диод, на эмиттере которого действует наибольшее напряжение (или несколько диодов, находящихся в одинаковых условиях). При этом через проводящий диод (или диоды) наибольшее напряжение проходит на выход цепи и одновременно запирает те диод, на эмиттерах которых более низкое напряжение. Следовательно, цепь выполняет операцию выделения максимума из множества входных сигналов, что для положительной логики соответствует операции “ИЛИ”.

В схеме с объединенными эмиттерами прежде всего отпирается диод входа с наименьшим напряжением. После этого наименьшее напряжение через проводящий диод (или диоды) подключается к выходу цепи и одновременно запирает все другие диоды, напряжение на базах которых выше. Таким образом цепь выполняет операцию выделения минимума из множества выходных сигналов, что для положительной логики означает выполнение операции “И”.

Цепи с управляемыми ключами можно разделить на два класса: формирующие входные сигналы (стандартные уровни напряжений) и прерывающие (замыкающие) участки цепи.

Управляемые (транзисторные) ключи независимо от типа транзистора (биполярный или полевой) обозначим: либо с указателем сигнала, замыкающего ключ (Н – если ключ замыкается высоким уровнем сигнала и L – если ключ замыкается низким уровнем).

 

Упр Упр

1 2 Н

Ключи, замыкаемые сигналом Н, реализуются биполярными транзисторами типа n-p-n и МОП – транзисторами с n – каналом.

       
 
   
 

 


Ключи, замыкаемые сигналом L, реализуются биполярными транзисторами типа p-n- p и МОП – транзисторами с p – каналами.

       
 
   
 

 


.Простейший ЛЭ, формирующий сигнал, - инвертор образуется последовательным соединением ключа и нагрузочного элемента (в частном случае - резистор):

В более сложных ЛЭ применяются последовательные, параллельные, смешанные последовательно – параллельные и мостовые соединения ключевых элементов.

При последовательном соединении ключей: участок между выходом цепи и общей точкой замыкается, когда замкнуты все ключи. Следовательно, нулевое значение выходного сигнала формируется лишь при единичном значении все входных сигналов, что соответствует операции И – НЕ.

При параллельном соединении ключей: участок между выходом и общей точкой замкнется при замыкании хотя бы одного ключа, а разомкнется только при размыкании всех ключей. Значит, единица на выходе схемы сформируется лишь при нулевых значениях всех входных сигналов, что соответствует операции ИЛИ-НЕ.

Цепь, изображенная на рис.

Выполняет операцию ИЛИ-И-НЕ:

Цепь, изображенная, на рис.:

Выполняет операцию:

Мостиковая цепь выполняет операцию:

 

В некоторых ЛЭ одновременно применяются ключи, замыкаемые разными уровнями сигнала, что позволяет, в частности, исключать из схем нагрузочные резисторы и строить ЛЭ лишь на ключах. Это дает ряд преимуществ, которые рассмотрим позже.

В инверторе, состоящем из двух таких ключей, при единичном значении входа замкнут нижний ключ и разомкнут верхний, выходное напряжение равно нулю, т.е. .

 

На рис. верхняя часть представлена последовательным соединением ключей, замыкаемых низким уровнем L, нижняя часть – параллельным соединением ключей, замыкаемых высоким уровнем Н. При этом, если хотя бы один из входных сигналов будет единичным – участок между выходом и источником питания окажется разомкнутым, участок между выходом и общей точкой – замкнутым, выходной сигнал – нулевой. И только при всех нулях на входах верхний участок замкнется, а нижний разомкнется, т. е. выходной сигнал станет единичным (операция ИЛИ – НЕ).

Рассмотрим один из возможных способов проектирования ЛЭ из ключей, замыкаемых различными уровнями сигнала, иногда называемый классическим. В таких ЛЭ всегда можно выделить два двухполюсника, каждый из которых построен из однотипных ключей. Эти двухполюсники включаются последовательно между источником питания и общей точкой, причем средняя точка служит выходом:

;

Ключи в двухполюсниках включены так, что при любой комбинации входных сигналов проводит ток один из двухполюсников и только он.

Структура А соответствует функции: получаемой из воспроизводимой . Структура B соответствует функции: , т.е. инвертированной .

На управляемых ключах строятся не только логические элементы, формирующие сигналы в виде напряжений, но и контактные цепи, осуществляющие замыкание – размыкание каких-либо участков схемы под воздействием входных переменных:

 

Эквивалентный ключ S состоит из отдельных ключей и может представлять собой более или менее сложную сеть. Например, схема:

 

Пусть замыкание участка 1-2 означает единичное замыкание функции Y=1; размыкание: Y=0. Тогда: .





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-02-12; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1800 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Бутерброд по-студенчески - кусок черного хлеба, а на него кусок белого. © Неизвестно
==> читать все изречения...

2570 - | 2478 -


© 2015-2025 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.012 с.