Потенціально-імиульсна система елементів

У потенціально-імпульсній системі елементів використовують потенці­альні та імпульсні інформаційні сигнали. У цій системі застосовують як чисто імпульсні та потенціальні елементи, так і спеціальні потенціально-імпульсні схеми на основі діодів, транзисторів та трансформаторів. Потенціально-імпуль­сні елементи широко використовувались в комп’ютерах першого та другого покоління; зараз їх використовують в спеціальних цифрових пристроях. Потен­ціально-імпульсні елементи за енергоспоживанням займають проміжне поло­ження порівняно з імпульсними та потенціальними схемами.. Схема потенці­а­льно-імпульсного діодно-трансформаторного логічного елемента І ЧИ, який реалізує функцію Y=І₁×П₁ÚІ₂×П₂, де І₁ і І₂ – імпульсні сигнали; П₁, П₂ – потенці­альні сигнали, зображена на рис. 2. 34, а. Наявність імпульсу позитивної поля­р­ності відображає лог. 1, а його відсутність – лог. 0.

У діодно-трансформаторній схемі І ЧИ діоди VD1 і VD2 виконують роль ключів: вони відкриваються в тому випадку, коли на аноді діє відкриваючий по­зитивний імпульс, а на катоді – потенціал землі. При цьому до первинної об­­мотки W₁₁ або W₁₂ подається імпульс напруги, який трансформується на вихі­д­ній обмотці W₂ трансформатора Тр (рис. 2. 34, б). Резистор R_ш і діод DV_ш утво­рюють шунтуючу (демпфіруючу) ланку, яка зменшує вихідні після імпульсні коливання. При наявності на потенціальних входах П₁ та П₂ високого рівня нап­руги, діоди VD1 і VD2 закриваються, і первинні обмотки відключаються від імпульсів напруги: на виході імпульсний сигнал відсутній.

Схема потенціально-імпульсного елемента з підсилювачем-формувачем на виході зображена на рис. 2.35. Підсилювач-формувач на тран­зисторі VT1 з імпульсним трансформатором Тр2 у електричному колі колекто­ра.

Основне призначення підсилювача-формувача полягає в тому, щоб забе­зпечити вихідний сигнал необхідної форми (переважно прямокутний), ампліту­ди і тривалості. У початковому стані транзистор n-p-n типу VT1 закритий нега­тивною напругою зміщення Е_ЗМ = -1 В, яка подається через обмотку W₂ транс­форматора Тр1 на базу, струм в електричному колі не протікає, і вихідний ім­пульс відсутній.

При збігові імпульсного і потенціального сигналів на входах обмоток W₁₁ або W₁₂ (або обох одночасно) на вихідній обмотці трансформатора Тр1 ін­ду­кується напруга, яка компенсує закриваючу напругу і відкриває транзистор VT1. Потенціал між колектором і емітером насиченого транзистора близький до нуля, тому напруга джерела живлення U_СС практично повністю передається на до обмотки W_к трансформатора Тр2. На вихідній обмотці W_Н формується імпульс напруги з постійною амплітудою U_m = (U_СС× W_Н)/ W_к. Тривалість вихід­ного імпульсу визначається часом заряду емітер ним струмом конденсатора С_Е до рівня напруги, яка закриває транзистор VT1. Ланка з резистором R_ш і діодом VD_ш зменшує після імпульсні викиди у вторинних обмотках трансформатора.

Для підвищення надійності цифрових систем викори­стовують мажори­тарні логічні елементи. Мажоритарні логічні елементи, інве­ртор, константи «0» і «1» створюють функціонально повну систему логічних елементів.

Мажоритарний логічний елемент має непарну кількість входів n = 3, 5, 7, … і один вихід, стан якого визначається за більшістю входів. У мінімізованій диз’юнктивній нормальній формі мажоритарної функції в кожному добутку є m = (n+1)/2 змінних без інверсії. Так мажоритарна функція для n = 3 має вигляд:

М(Х₁, Х₂, Х₃) = Х₁× Х₂Ú Х₁× Х₂Ú Х₂× Х₃.

В 1960 р. була введена операція мажоритарності із символічним зобра­женням #. Тоді мажоритарна функція на n входів має вигляд

М(Х₁, Х₂, …, Х_n) = Х₁# Х₂# Х₃# …#Х _n.

Найбільше практичне використання знайшли мажоритарні елементи з кількістю входів n = 3 (рис2. 36) рідше – з n = 5.

Мікросхема КР1533ЛП3 (рис. 2. 35, в) являє собою три мажоритарних елементи зі спільним входом стробування Е. При Е = 0 логічний стан кожного виходу визначається збігом одиниць на будь-яких двох входах з трьох. Якщо Е = 1, то виходи елементів повторюють стан третього входу.