Операционный усилитель (ОУ) - это высококачественный усилитель, предназначенный для усиления постоянных и переменных сигналов.
Основное их преимущество заключается в возможности усиления сигналов постоянного тока. Это позволяет их использовать в качестве элементов, на основе которых можно в непрерывном режиме производить основные математические операции (сложение, вычитание, интегрирование, дифференцирование и др.). Отсюда. и исторически сложившееся название ОПЕРАЦИОННЫЕ.
В настоящее время ОУ изготавливаются в виде полупроводниковых интегральных схем, содержащих десятки транзисторов и по размерам и стоимости соизмеримы с транзисторами. Они чрезвычайно удобны для использования в устройствах электроники для усиления, преобразования и генерации сигналов, их математической обработки.
На примере ОУ ещё раз хочу подчеркнуть, что часто в ЭТ нет необходимости изучать схемотехнику внутреннего содержания микросхемы, реализованной в ОУ, а сам ОУ можно рассматривать как «чёрный ящик» с соответствующими параметрами, а какие там электрические процессы протекают внутри не учитывается. Хотя в инженерных разработках полезно иметь представление о том, что происходит внутри этих«чёрный ящиков».
Цифровая электроника
Логические функции, элементы, условные обозначения
В устройствах цифровой электроники используются элементы, входные и выходные сигналы которых могут принимать только два значения: либо «1», либо «0». Такие элементы называются логическими и они осуществляют действия с этими двумя числами (двоичными).
Большинство операций в технике сводится к командам типа: «да», «нет», или «включено-выключено». Следовательно, работу сколь угодно сложного устройства можно описать комбинациями «0» и «1», т. е. выразить при помощи двоичных кодов.
На этом основана работа всех ЭВМ, начиная с калькуляторов и микропроцессоров и кончая современными ПК и суперкомпьютерами. Т.о. все операции с двоичными числами производятся при помощи логических элементов.
Для описания алгоритмов работы и структур логических схем используют специальную алгебру- Булеву алгебру (по имени создателя: ирландского математика Д. Буля – ХIХ век).
В её основе лежат три основные логические операции: логическое отрицание или операция НЕ (инвертирование), логическое сложение, или операция ИЛИ (дизъюнкция), и логическое умножение, или операция И (конънкция).
_
Операция НЕ над переменной Х записывается как Х.
Операция ИЛИ, например, над двумя переменными Х и У запишется как Х+У.
Операция И в виде: Х•У.
Число аргументов может быть любым (больше двух).
Тогда, выражение, описывающее последовательность работы устройства может быть представлена в обычных алгебраических выражениях с учётом логических переменных Буля, связанных операциями И, ИЛИ, НЕ.
Например: _
F (Х1, Х2, Х3) = Х1 • Х2 • Х3 + (Х1 + Х2) • (Х2 + Х3)
Как и в алгебраических выражениях порядок действий определяется скобками, а выполнение операции И предшествует операции ИЛИ.
Классификация логических элементов
В настоящее время исторически, по соображениям схемотехнических и технологических решений производителей цифровых интегральных схем сложились следующие классы логических (цифровых) интегральных схем:
• резисторно – транзисторная логика (РТЛ);
• диодно – транзисторная логика (ДТЛ);
• транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ);
• эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ);
• транзисторно-транзисторная логика с диодами Шотки
(ТТЛШ);
• логика на основе МОП-транзисторов с каналами типа Р и n
(КМОП);
• интегрально инжекционная логика (И Л);
• логика на основе арсенида галлия (GaAs).
В настоящее время разработчиками и изготовителями в основном используются логики: ТТЛ, ТТЛШ, КМОП, ЭСЛ.
Эти логики в справочной литературе обозначаются следующими сериями: ТТЛ- К155, КМ155, К133, КМ133; ТТЛШ- 530, КР531, КМ531, КР1531, 533, К555, КМ555, КР1533, ЭСЛ- 100, К500, К1500; КМОП-564, К561, 1564, КР1554; GaAs- К6500.
Каждая из серий содержит большое разнообразие логических устройств, часто одного и того же назначения, но отличающихся по электрическим параметрам.
Основные параметры:
• быстродействие;
• нагрузочная способность;
• помехоустойчивость;
• потребляемая мощность;
• напряжение питания;
• входные пороговые напряжения;
• уровни выходных напряжений.
