Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Простейшие логические операции и их схемотехническая реализация (диодные схемы).




 

Логическая система считается полной если в ней предусматривается выполнение трех основ -

ных логических функции: конъюнкция (логическое умножение, операция “И”), дизъюнкция (логическое сложение, операция “ИЛИ”), отрицание (инверсия, операция “НЕ”).

Таблица 1.

A B F   A B F
             
             
             
             

Обозначим -- логические (входные) переменные А и В, функция - F. Логическая функция может быть описана аналитически или таблицей. Для конъюнкции будем иметь или F(A,B)=AB. Для дизъюнкции функция имеет вид или F(A,B) = A+B. Отрицание -- .

Функция “И” истинна только тогда, когда все ее аргументы истинны, а функция “ИЛИ” истинна, когда хотя бы один ее аргумент имеет истинное значение.

В таблице 1 показано табличное задание логических функций; левая часть таблицы -- функция “И”, правая часть -- функция “ИЛИ”.

В положительной логике схемотехническая реализация указанных функций может быть выполнена на диодах. Схемы показаны на рис. 3 и 4.

Рассмотрим работу схем с учетом того, что источники напряжения U1 и U2 имеют величины напряжения, соответствующие значениям входных переменных А и В. Выходное напряжение Uout соответствует значениям функции F. Для предметного рассмотрения примем систему кодирования ТТЛ и соответственно напряжение питания Up=5В.

Рис.3. Диодная Рис.4. Диодная

схема “И”. схема “ИЛИ”.

Следовательно, U1 и U2 могут принимать значения 0В -- нулевой уровень “0” или 2,4-5В -- единичный уровень “1”.

На рис.3 если хотя бы одно из входных напряжений равно нулю, то соответствующий ему диод будет смещен в прямом направлении, и напряжение на выходе будет определяться соотношением Uout= (U1=0 или U2=0)+Uvd, где Uvd -- падение напряжения на прямосмещенном диоде и Uout=0,7В, что соответствует F=0. Если оба входных напряжения имеют единичный уровень, то выходное напряжение определяется соотношением резисторов R1 и Rn -- сопротивлением нагрузки

.

Из уравнения видно, что выходное напряжение сильно зависит от величины сопротивления нагрузки. Так если Rn=0,5R1, то Uout=1,67В -- находится в запрещенном диапазоне кодирующих напряжений. Функция “И” не выполняется. При Rn=R1 -- Uout=2,5В и функция “И” выполняется. Зависимость выполнения функции от параметров схемы -- существенный недостаток диодной схемы “И”.

На рис.4 если хотя бы одно из входных напряжений имеет единичное значение (2,4-5В), то и функция будет иметь единичное значение, так как один из диодов будет смещен в прямом направлении.

Выходное напряжение мало зависит от сопротивления нагрузки, если источники входных напряжений имеют малое внутреннее сопротивление. Однако, если последовательно включено четыре схемы “ИЛИ” при входном напряжении 5В и на каждом прямосмещенном диоде падение напряжения равно 0,7В, то на выходе будем иметь Uout=5 - 4*0,7=2,2В. Полученное значение находится в запрещенном диапазоне и функция “ИЛИ” не выполняется, что является существенным недостатком диодной схемы “ИЛИ”.

У диодных схем существует важная особенность: схема выполняющая в положительной логике функцию “И” (“ИЛИ”) в отрицательной логике выполняет функцию “ИЛИ” (“И”).

Схемотехническая реализация функции “НЕ” выполняется на транзисторном ключе, показанном на рис.5. Сопротивление в цепи коллектора Rk вместе с сопротивлением нагрузки Rn определяют выходное напряжение при закрытом транзисторе. Сопротивление в цепи базы Rb формирует ток базы таким образом, чтобы транзистор в открытом состоянии находился в режиме насыщения. Режим насыщения необходим для того, чтобы при открытом транзисторе выходное напряжение не зависело от нагрузки. Если Ui принимает значение единичного уровня, то базовый ток транзистора, определяемый соотношением , переключает транзистор в режим насыщения, при котором напряжение коллектор-эмиттер имеет малую величину, обычно Uke =0-0,5В. Если же Ui принимает значение нулевого уровня, то этого напряжения недостаточно чтобы сформировать базовый ток для открывания транзистора и он находится в режиме отсечки. При этом выходное напряжение определяется соотношением резисторов Rk и Rn.

Из приведенных рассуждений можно сделать вывод: если входная переменная истинна, то выходная переменная ложна (и наоборот), т.е. реализуется логическая функция отрицания. Зависимость выходного напряжения от сопротивления нагрузки ─ существенный недостаток приведенной схемы. Соединение диодных схем со схемой инвертора позволяет получить схемотехническую реализацию совмещенных функций.

На рис.6 приведена схема, реализующая функцию 2И-НЕ.

На основе рассмотренных схем была разработана серия логических элементов под общим названием диодно-транзисторная логика ─ ДТЛ. Из за ранее указанных недостатков серии интегральных микросхем на базе ДТЛ были быстро сняты с производства.

Дальнейшие разработки схемотехнических реализаций логических элементов направленные на использование единой системы кодирования и улучшение электрических характеристик (малая зависимость выходных напряжений от величины нагрузки и высокая помехоустойчивость) привели к появлению транзисторно-транзисторной логики ─ ТТЛ.

 

Лекция 5.

 






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных