Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
выходе этой схемы можно выразить формулой булевой алгебры (по правилам
математической логики):
Электронные логические элементы 369
{>
НЕ
Y = A
2>-
ИЛИ-НЕ
>' = А +В
О
и-нн
¦ Y=AB
Рис. 13.4. Схемы трех логических элементов на дискретных компонентах: (а)
схема НЕ (инвертор), (b) схема ИЛИ-HE, (с) схема И-НЕ.
Y = A,
где А - логическое состояние на входе. Надчеркивание означает обратное
(отрицательное) значение переменной.
В схеме ИЛИ-HE на рис. 13.4(b) диоды Z>, и D2 образуют два входа, по
каждому из которых транзистор управляется независимо. Даже в том случае,
когда один из входов заземлен (логический 0), транзистор можно открыть,
подав на другой вход напряжение +5 В (логическую 1). Таким образом, если
на входы А ИЛИ В подана логическая 1, то на выходе будет "НЕ логическая
24 Зак. 4729.
370 Цифровые логические схемы
Y = A
Рис. 13.5. Схема логического пробника.
1". В литературе обозначение OR-NOT (ИЛИ-HE) заменяют на сокращенное NOR.
Логическая функция ИЛИ-HE имеет вид:
У=Л+В,
где знак сложения означает логическую функцию ИЛИ, а надчеркива-ние, как
и для схемы на рис. 13.4(a) - отрицание НЕ.
Если у схемы, приведенной на рис. 13.4(c), входы оставить свободными или
подать логическую 1, то транзистор будет находиться в насыщении благодаря
базовому току, протекающему по резистору Rv и выход окажется в состоянии
логического 0. Если, однако, на любой из входов подать логический 0 (0
В), то ток, втекавший в базу, потечет через диод Z), или Dr Отметим, что
наличие диода D3 в базовой цепи означает, что для того, чтобы транзистор
был открыт, необходимо иметь в точке Р напряжение около +1,2 В. Если
любой из входов заземлен, то напряжение в точке Р опускается до +0,6 В
благодаря диоду Z), или D2 и транзистор оказывается заперт. Подводя итог,
можно сказать следующее: если на входах AW В логическая 1, то на выходе
"НЕ логическая 1". В литературе обозначение AND-NOT (И-НЕ) заменяют на
сокращенное NAND. Логическая функция И-НЕ имеет вид:
У = Л? или Y = AB.
Обычно в булевой алгебре знак умножения означает логическую функцию И.
Заметим, что любой из элементов ИЛИ-HE или И-НЕ можно применять в
качестве элемента НЕ, просто объединяя входы и используя их вместе как
единственный вход.
г-
Свойства логических схем со стороны входа и выхода 371
13.4 Свойства логических схем со стороны входа и выхода
Еще раз подчеркнем важность того, что в схемах, приведенных на рис. 13.4,
никогда не следует оставить логические входы свободно висящими в воздухе.
Независимо от возможного срабатывания схемы от наведенного паразитного
сигнала, нельзя определенно сказать, каков именно логический уровень
сигнала на свободно висящем в воздухе входе. Например, на рис. 13.4(a) и
(Ъ) входы должны быть физически подключены к источнику питания +5 В,
чтобы значение сигнала на них соответствовало логической 1, тогда как в
схеме на рис. 13.4(c) сигнал на входе считается логической 1, если он
фактически не подключен к земле.
Любая схема, сигнал с выхода которой поступает на логические элементы,
изображенные на рис. 13.4(a) и (Ъ), должна быть способна функционировать
как источник тока, задавая ток базы, тогда как схема на рис. 13.4(c)
требует, чтобы при наличии на входе логического 0 ток из ее входной цепи
отбирался; поэтому выход любого логического элемента, который подключен к
схеме на рис. (с), должен быть способен "потреблять" этот ток. Значения
этих токов накладывают ограничение на число входов, которые можно
подключить к выходу любого логического элемента без значительных
изменений в уровне напряжения на нем. Это число, называемое нагрузочной
способностью по выходу или коэффициентом разветвления по выходу, обычно
имеет величину, по крайней мере, 10. Можно также встретить выражение
разветвление по входу: оно относится к числу входов, имеющихся у
логического элемента. Схемы на рис.(Ь) и (с) имеют разветвление по входу,
равное
2, но его можно увеличить простым добавлением большего числа диодов:
говорят, что логические элементы являются расширяемыми.
13.5 Классификация схем
Широкое применение логических схем привело к появлению ряда аббревиатур в
этой области. Для описания различных типов логических схем обычно
используют начальные буквы. Мы уже описали два типа дискретных схем,
изображенных на рис. 13.4. В схеме на рис. 13.4(a) применяются только
резисторы и транзистор, поэтому она называется схемой резисторно-транзис-
торной логики (РТЛ), тогда как схемы на рис. 13.4(b) и (с) в дополнение к
транзистору используют диоды и называются схемами диодно-транзисторной
логики (ДТЛ). Оба типа - РТЛ и ДТЛ - сегодня устарели, прогресс привел к
созданию схем транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), которые вскоре
будут нами рассмотрены. Сегодня в большинстве логических ИС используются
полевые транзисторы (КМОП-логика), достоинством которых является большое
входное сопротивление и малое выходное сопротивление в открытом
состоянии.
372 Цифровые логические схемы
