Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Джонс М.Х. -> "Электроника - практический курс" -> 129

Электроника - практический курс - Джонс М.Х.

Джонс М.Х. Электроника - практический курс — М.: Постмаркет, 1999. — 528 c.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка): elektronika1999.djvu
Предыдущая << 1 .. 123 124 125 126 127 128 < 129 > 130 131 132 133 134 135 .. 195 >> Следующая

начале книги, простым усилителем является электромагнитное реле; поэтому
наши первые логические элементы конструировались на основе реле:
действительно, в течение многих лет они были единственным элементом
цифровой схемотехники, применявшейся в промышленных регуляторах и
телефонных коммутаторах.
Напряжения, прикладываемые к входам элементов, принимают значение BKJI
(высокий уровень) или ВЫКЛ (низкий уровень). Высокий уровень
соответствует логической 1 (иногда это логическое значение называют
ИСТИНОЙ), а низкий уровень - логическому О (ЛОЖЬ). На рис. 13.2 логичес-
(с)
НЕ
А Крышка Т открыта
t
Рис. 13.1. Реализация логических функций с помощью ключей.
Логические функции и логические схемы 367
кая 1 представлена напряжением +12 В, а логический 0 - напряжением О В. В
элементе ИЛИ (рис. 13.2(a)) напряжение +12 В, приложенное к входам А ИЛИ
В, включает реле и поднимает выходное напряжение до +12 В. На рис.
13.2(b) показан элемент И, в котором реле включено, благодаря
непосредственному подключению его катушки к источнику питания; в нем
выходное напряжение поддерживается на уровне +12 В до тех пор, пока на
обоих входах АИВ имеется напряжение +12 В. Если любой из входов заземлен
(О В), то соответствующий диод проводит, замыкая катушку реле накоротко,
и напряжение на выходе Yпадает до О В. В этом примере следует обратить
внимание на важный момент: при логическом 0 вход действительно должен
быть подключен к О В, а не оставлен брошенным (плавающим, свободно
висящим в воздухе), иначе элемент И работать не будет; этот общий принцип
должен соблюдаться также в электронных вентилях.
(с) НЕ (инвертор) _
9 +12 В
------or
О О---------------1 у ^ о
Рис. 13.2. Базовые логические элементы (реле показаны в состоянии
"выключено").
Функция НЕ, или инвертор, завершает наше трио базовых элементов (рис.
13.2(c)). Нормально замкнутый контакт подключен к напряжению +12 В до тех
пор, пока при подаче напряжения +12 В на вход А (логическая 1) не
включается реле, которое замыкает выход Y на землю, создавая на выходе
логический 0. Таким образом, выход Y имеет высокий уровень, когда уровень
на входе А НЕ является высоким.
Три логические функции ИЛИ, И и НЕ - это все, что применяется при
построении цифровых систем, компьютеров и микропроцессоров. На рис. 13.3
показано условное обозначение элементов, реализующих эти логические
функции.
368 Цифровые логические схемы
в
А
или
Y
в- У и
Y
А---^Х>
Y
Рис. 13.3. Условное обозначение основных логических элементов.
13.3 Электронные логические элементы
Хотя логические элементы на основе реле являются удобным
экспериментальным введением в логику и все еще остаются важным
компонентом в некоторых системах регулирования, при их использовании в
более сложных устройствах возникают серьезные проблемы, связанные с
размерами, стоимостью и быстродействием. Как и можно было ожидать,
применение транзисторов решает эти проблемы, особенно в том случае, когда
один кристалл ИС может содержать миллионы транзисторов. Простые
электронные логические элементы автоматически реализуют функцию НЕ,
поскольку инверсия полярности сигнала присуща переключателям, выполненным
по схеме с общим эмиттером. На рис. 13.4 показаны основные схемы,
реализующие функции НЕ, ИЛИ-HE и И-НЕ, вместе с их условными
обозначениями.
Логические элементы легко создавать. Для их проверки полезно иметь
устройство, позволяющее быстро проверить состояние выхода, чтобы увидеть,
что там присутствует логический 0 или логическая 1. Можно воспользоваться
осциллографом или вольтметром, но самую наглядную индикацию дает простая
схема пробника с усилителем, приведенная на рис. 13.5. Лампа накаливания
или светодиод будут ярко светиться при входном напряжении больше 2 В, так
что при наличии логической 1 фактически в любой логической системе
индикатор будет срабатывать. С другой стороны, входное напряжение менее 1
В, соответствующее логическому 0, совсем не вызовет свечения лампы. В
схемах, изображенных на рис. 13.4, логической 1 соответствует +5 В
(напряжение питания), а логическому 0 соответствует О В. Такая
договоренность, когда логической 1 соответствует высокий уровень, а
логическому 0 соответствует низкий уровень, употребляется чаще всего.
Иногда применяют другой вариант, так называемую отрицательную логику,
когда логической 1 соответствует низкое напряжение, а логическому 0
соответствует высокое напряжение, но он редко используется на практике.
Большинство логических схем работают с напряжением питания +5 В; для
наших простых примеров подойдет батарея с напряжением 4,5 - 6 В, но для
логических ИС, как правило, источник питания должен обеспечивать
напряжение +5 В с точностью 5%.
В схеме на рис. 13.4(a) логическая 1 (+5 В) на входе вводит транзистор в
состояние насыщения и делает выходное напряжение фактически равным нулю
(логический 0). Итак, если на входе имеется логическая 1, то на выходе
возникает "НЕ логическая 1" и схема работает как инвертор. Состояние на
Предыдущая << 1 .. 123 124 125 126 127 128 < 129 > 130 131 132 133 134 135 .. 195 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed