Электрические принципиальные схемы логических элементов

При рассмотрении электрических принципиальных схем логических элементов пользуются термином тип логики. Тип логики определяет элементную базу, на которой собран логический элемент, а также отражает некоторые особенности отдельных элементов этой элементной базы и характеристики самого логического элемента. Наиболее распространены следующие типы логик: ТТЛ, ДТЛ, МОП, КМОП. Тип логики ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика) определяет элементную базу, на которой собран логический элемент, как состоящую преимущественно из транзисторов, причём транзисторы используются и на входе, и на выходе логического элемента (отсюда и название - транзисторно-транзисторная). Тип логики ДТЛ (диодно-транзисторная логика) определяет элементную базу как состоящую преимущественно из транзисторов и диодов (диоды на входе, транзисторы - на выходе). Типы логик МОП (металл-оксид-полупроводник) и КМОП определяет элементную базу как состоящую из транзисторов МДП (металл-диэлектрик-полупроводник), причём микросхемы этого типа имеют очень низкую потребляемую мощность, за счёт особенностей МДП транзисторов оперировать малыми токами и имеющими очень малый ток утечки.

Логические операции «И», «НЕ», «ИЛИ» просто технически выполняются на любых системах элементов. Простейшие принципиальные электрические схемы «ИЛИ», «И» на резисторно-диодных элементах и схема «НЕ» на биполярных транзисторах показаны на рис. 16.3, а, б, в соответственно.

R

а) б) в)

Рис. 16.3. Простейшие принципиальные электрические схемы «ИЛИ», «И», «НЕ».

Пояснения к схеме «ИЛИ»:

1) Если a=b=с=0, то в цепях диода не будет протекать ток, следовательно на выходе Y будет 0;

2) Стоит на один из диодов подать высокий уровень напряжения, соответствующий логической “1”, как в цепи, на которую подали высокий уровень напряжения, откроется диод, следовательно в выходной цепи потечет ток, который будет протекать и через R, создавая на нем высокий уровень напряжения, соответствующий логической “1”, то есть Y=1;

3) тем более, если a=b=с=1, то Y=1.

То есть: положительный импульс на выходе возникает при появлении положительного импульса на любом (а, b, с) входе, так как внутреннее сопротивлении диода в прямом направлений мало (много меньше R).

Пояснения к схеме «И»:

1) Если на все входы подано низкое напряжение , то это равносильно тому, что все входы заземлены. При этом диоды D1, D2 и D3 под действием E открыты и находятся в проводящем состоянии. Через источник питания, резистор R и открытые диоды будет протекать ток. При этом на выходе Y напряжение будет равно прямому падению напряжения на диодах. Этот уровень напряжения является низким и соответствует логическому “0”, то есть Y=0;

2) Если на один из входов подать логическую “1” , то соответствующий диод (например D₁) закроется, и через него не будет протекать ток, но два других диода (D₂ и D₃), на которые действует напряжение , будут оставаться открытыми, обеспечивая тем самым низкий уровень напряжения на выходе, то есть Y=0.

3) Только если a=b=c=1, все диоды будут закрыты, не будут шунтировать нагрузку, и на выходе будет высокий уровень напряжения, то есть Y=1.

То есть, положительный импульс на выходе возникает только при одновременном наличии положительных импульсов на всех трех (а, b, с) выходах. При отсутствии хотя бы одного входного импульса соответствующий ему диод будет открыт и замкнет питающее напряжение +Е через внутренние сопротивления диода и источника входного сигнала (они много меньше R) на «землю».

Пояснения к схеме «НЕ»:

Дата добавления: 2014-01-07