Логикалық элементтер

Автоматты құрылымдарына, әріптік-сандық өлшеуіш құралдары, есептеу машиналары, ақпаратты өңдеуге арналған сегменттік және дискретті (жекеше) құралдар негізін құрайтын және еске сақтаушы элементтердің біріккен нобайлық жүйе-логикалық элементтер деп атайды.

Логикалық элементтер сандық ақпараттардың үстінен қарайтын немесе күрделі логикалық операциялар орындайтын және күрделі есептеуші жасайтын құралдар болып келеді. Логикалық операция кез-келген ақпаратты өзгертетін және бір сандық мәніне келтіреді. Көбінесе логикалық элементтер кілттік тәртібінде жұмысі стейді. Сондықтан сандық ақпараттары көбінесе екі түрде көрсетеді. Олар логикалық сигнал ретінде орналасады және бірлік мәніне сәйкес екі қарапайым жүйеден тұрады. Екі сигналды логикалық өзгертулер үш элементтік операция қосылады:

1. Логикалық қосылу (дизюнкция) немесе сигналдары белгіленеді. Олардың шартты белгісі «+» немесе «V» формулалық теңдеуі:

F=x₁+x₂+x₃ F= _n.

2. Логикалық көбейту (коньюкция) немесе операция "И" белгілеу шарттары: "۸ " және "*" формулалық теңдеуі:

F=x₁·x₂·x₃…x_n F= .

3. Теріске шығару (инверсия) немесе операция "НЕ" белгілеу шарты сан үстіндегі сызық "-" формулалық теңдеуі:

F=X.

Триггерлер

Бұған дейін электрондық құрылғылар үздіксіз жұмыс істейді және оларға әр түрлі сигналдар үнемі әсер етіп тұрады деп есептелген. Бірақ автоматты басқару жүйелерінде, есептеу машиналарында, радио-техникада т.б. үздіксіз жұмыс әлпімен қатар импульсті жұмыс әлпі кеңінен қолданылады. Импульсті жұмыс әлпінде электрлік сигналдың қысқа уақытты әсерлері үзілістерден кейін қайталанып отырады. Импульсті жұмыс әлпінің үздіксіз жұмыс әлпіне қарағанда көптеген артықшылықтары бар. Импульсті жұмыс әлпінде импульстің әсер ететін уақыты ішінде үлкен қуат бөліне тұрса да, жалпы алғанда құрылғының орташа қуаты азаяды. Импульсті әлпі құрылғыға температураның әсерін әлсіретуге, осы себепті оның параметрлерін тұрақтандыруға мүмкіндік береді. Импульсті сигналдар арқылы бірнеше информация беруге болады және олар кернеулерге (атмосфералық ортаға байланысты аспаптың өзіндік шуына т.с.с.) төзімді келеді. 4,9-сурет. Триггердің бөлектеп жіберу схемасы (а) мен уақытты (б) көрсетілген.

а) б)

Сурет 4,9.а, б

Көп тараған импульсті құрылғылардың бірі – триггер (ағыл-шынша trigger – «ағытқыш ілмек» деген ұғымды білдіреді). Триггер деп екі орнықты күйі бар және сыртқы сигналдың әсерінен бір күйден екінші күйге секіріп өте алатын құрылғыны айтады. Триггерде оң-кері байланысты екі каскадты тұрақты тоқтың күшейткіші қолданылады (62.а, б-сурет). Каскадтардағы сәйкесті резисторлардың кедергілерін өзара тең болатындай етіп таңдап алады.

Триггердің бөлектеп жіберу схемасы (а) мен уақыттық диаграм-малары (б). R_K1=R_K2, R₁=R_2, R₃=R_4, R₅=R₆. Сондықтан мұндай триггерді симметриялы деп атайды.

Тізбекті қорек көзіне қосқанда параметрлерінің дәл бірдей болмауы себебі транзистордың біреуі екіншісіне қарағанда бұрын ашылады. Мысалы, VT1 бұрын ашылды делік. Ашық транзисторда коллектордың потенциалы төмендейді де қорек көзінің кернеуі негізінен коллекторлық резисторға (R_K1) түседі. VT1 транзисторының коллекторы VT2 танзисторының базасымен жалғанғандықтан, VT1транзисторының коллекторының потенциалының төмендеуі VT2 транзисторының жабылуына әкеліп соғады. Ығыстырушы қорек көзі Е_б транзисторының толық жабылуын қамтамасыз етеді. Ол үшін оның ЭҚК-нің мөлшері Е_б>R₄I_kk шартын қанағаттандыру керек. Мұндағы I_kk-транзистордың құжатарында келтірілген коллектордың максимал кері тоғы. Егер триггерге сырттан сигнал әсер етпесе онда ол осы күйінде қала береді. Триггердегі екі транзистор кезекпен ашылып-жабылып тұру үшін бұл осы құрылғының негізгі міндеті, транзисторлардың базаларына кезекпен бір полярлы немесе транзисторлардың біреуінің базасына әр түрлі полярлы сигнал беру керек. Қарастырып отырған триггерде екі кірме және екі шықпа бар. Кірмелік тізбектердегі конденсаторлар (С₃, С₄) мен диодтар (VD1,VD2) қорек көздерінен сыртқы сигнал көздеріне тоқ өткізбейді және сигналдардың оң таңбалы құраушыларын ұстап алады. VT1 потенциалы жоғарлайды да VT2 транзисторының коллекторының потенциалы төмендейді. Ендеше Ш1 шықпасы төңкерме шықпада,ал Ш2 шықпасы тура шықпа болып табылады. Мұны 4,9 б-суретте келтірілген триггердің уақыттық диаграммаларынан анық көруге болады.Мұнда екі кірмеге кезекпен теріс полярлы сигнал беріліп тұр (U _kr1, U_kr2). Бірінші кірмеге берілген теріс 4,9 а-сурет.Триггердің бөлектеп жіберу (а) және есептік жіберу (б) схемаларының графикалық белгілері, полярлы сигнал VT1 транзисторының базасының потенциалын төмендетеді де, коллекторының потенциалын (U_kp1) жоғарылатады. VT1 транзисторының коллекторының потенциалының жоғарылауы VT2 транзисторының базасының потенциалын жоғарылатады, ал коллекторының потенциалын (U₂) төмендетеді. Яғни бірінші кірмеге берілген теріс полярлы сигналдың әсерінен VT1 транзисторы жабылады да, VT2 транзисторы ашылады. VT1 транзисторының базасының потенциалы кемігенде С₂ конденсаторы зарядталып, кейін базаның потенциалын экспонента бойымен қайтадан нөлге дейін көтереді. Осы кезде екінші кірмеге берілстін теріс полярлы сигналдың (U₂) әссрінен жоғарыда айтылған үрдіс керісінше жүреді де VT2 транзисторы жабылып, VT1 транзисторы ашылады. Міне осылайша кірмелерге кезекпен берілетін теріс полярлы сигналдардың әсерінен транзисторлар ашылып-жабылып, олардың шықпаларында әр түрлі полярлы сигналдар кезекпен пайда болып отырады. Триггердің қарастырылған жұмыс істеу тәртібін бөлектеп жіберу деп атайды. Бұдан басқа есептік жіберу деп аталатын схема да кеңінен қолданылады. Мұндай триггерлердің графикалық шартты белгілері 4,9.б-суретте келтірілген. Сигнал бергенде шықпада кернеу пайда болатын кірмені S (set-қою) әрпімен белгілейді. Бұл триггердің «I» (бірлік) күйі деп есептелінеді. Сигнал бергенде шықпадағы кернеу жойылып кететін кірмені R (reset-жою) әрпімен белгілейді. Бұл триггердің “0” (нөлдік) күйі деп есептелінеді. Q әрпімен тура шықпа, ал 0 әрпімен төңкерме шықпа белгіленеді.

Триггерлердің есептік жіберу схемаларында сигнал коллекторларға немесе базаларға (4,9.в-сурет) айырғыш диодтар арқылы беріледі. Бастапқыда VT1 транзисторы ашық та, VT2 транзисторы жабық десе, VT1 транзисторының келлекторы мен VT2 транзисторының базасының потенциалдары нөлге тең дерлік. Ал R₂ резисторымен VT1 транзисторының базалық тоғы өтетіндіктен C₂ конденсаторы зарядталады да кернеуі С₁ конденсаторының кернеуінен артық болады.

Сурет 4,9.в

Сондықтан базаларға оң полярлы сигнал берілгенде олардың тоғы:

,

мұндағы u_c1, u_c2 – С₁ және С _г кондесаторларының кернеулері.

u_c2 > u_c1 болғандықтан і_б1 < і_б2. Ендеше VT1 транзисторы жабылады да, VT2 транзисторы ашылады. Ашық VT2 транзисторының тоғы С₁ конденсаторын зарядтайды, ал С₂ кондесаторы резисторына зарядсызда-нады. Сондықтан келесі импульс келіп жеткенде u_c1 > u_c2 болатын-дықтан, жоғарыдағы тендіктерден көрініп тұрғандай, VT1 транзисторы ашылып, VT2, транзисторы жабылады. Кірмеге берілген екі сигналдың уақытында шықпада бір ғана сигнал пайда болады (4,52.б-сурет). Олай болса шықпалық кернеудің жиілігі кірмелік кернеудің жиілігінен екі есе аз. Мұндай триггерлер көбіне екілік санау жүйесіндегі информацияны («О» және «I») сақтау үшін және импульстерді санау үшін қолданылады.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: