5.4.5. Застосування логічних елементів
ЛЕ застосовуються для реалізації цифрових автоматів (приклади див. в інструкціях до лабораторних робіт).
Схеми збігу або логічні ключі використовуються для комутації імпульсних послідовностей (рис. 5.13).
Р
ис.
5.13 – Схеми збігу та їх
часові
діаграми
Імпульсні формувачі. На практиці в багатьох випадках виникає задача із вхідних сигналів формувати імпульсні сигнали різної тривалості та форми. Формувачі коротких імпульсів можуть бути реалізовані на основі використання властивості ЛЕ затримувати розповсюдження імпульсних сигналів (рис. 5.14).
Для збільшення тривалості імпульсів можна використовувати послідовно сполучені ЛЕ, часові діаграми яких для різних типів ЛЕ подані на рис. 5.15.
Тільки на основі формувачів із застосуванням RC-ланок можна реалізувати імпульси необхідної тривалості або й розширити тривалість вхідного імпульсу (рис. 5.16 - рис. 5.17). Принцип формування імпульсу пристроєм рис. 5.16 полягає у використанні наявності порогів перемикання в ЛЕ (див. рис. 5.11). Для цього вхідний імпульс інвертується s подається на один вхід ЛЕ & та безпосередньо
Рис. 5.14 – Формувач коротких імпульсів на основі логічних виключне АБО-НЕ
заряджає конденсатор С, у перший момент напруга на якому рівна нулеві. Напруга на конденсаторі подається на другий вхід ЛЕ & і після досягнення нею значення порогової напруги спрацювання, ЛЕ маючи дві логічні одиниці на своїх входах перемикається в одиничний стан, який практично триває до моменту закінчення вхідного імпульсу. Тривалість імпульсу пропорційна до сталої часу RC-ланки та логарифму відношення порогової напруги ЛЕ до напруги логічного нуля.
Р
ис.
5.15
– Формувач коротких імпульсів на основі
ЛЕ різного типу
Принцип формування імпульсів у формувачі рис. 5.17 полягає в фіксації тривалості диференційованого імпульса, амплітуда якого спадає від значення напруги живлення до порогового значення логічної одиниці. При цьому імпульси від’ємної полярності шунтуються діодом, увімкненим паралельно до вхідного диференціювального резистора.
Рис. 5.16 – Формувач імпульсів із застосуванням RC-ланок
Рис.
5.17 – Формувач коротких імпульсів з
диференціювальною ланкою
Принцип дії розширювача імпульсів базується використанні ЛЕ як порогового елемента, на який подана напруга з паралельного резистора диференціювальної ланки. Тривалість імпульса визначатиметься практично сталою часу дифланки, а також в незначній мірі співвідношеннями між напругами логічної одиниці та пороговою (рис. 5.6). Для формування імпульсів великої тривалості необхідно використовувати ЛЕ, побудовані на основі КМДН-логіки, вхідний опір якої в активному режимі та в режимах логічних нуля та одиниці є дуже великий.
Р
ис.
5.18
– Спрощена схема розширювача імпульсів
На основі ЛЕ з RC-ланками можна будувати й генератори імпульсних сигналів (рис. 5.19). Робота таких генераторів розривних коливань базується на періодичному перезаряді конденсатора завдяки періодичному перемиканні елементів-інверторів, які одночасно можуть знаходитись лише в протилежних станах.
а) Узгодження рівнів між різними серіями;
б) Тристанові драйвери (рис. 5.20, рис. 5.21).
в) Шинні формувачі інтерфейсних мікросхем.
г) Мікросхеми з відкритим колектором для потужних і високовольтних навантажень Rн (рис. 5.22).
Рис. 5.19 – Спрощена схема мультивібратора
д) Розширювачі ЛЕ
Приклад: в базисі елементів 2І-НЕ реалізувати восьмивходовий ЛЕ
←
7ЛЕ
2І-НЕ+7 інверторів або 14 логічних елементів
2І-НЕ. Значні апаратні затрати (рис.
5.23).
Рис. 5.20 – Структура тристанового драйвера
Рис. 5.21 – Спрощена схема тристанового інвертора
Рис. 5.22 – Схема реалізації монтажного АБО
Правило
де Моргана:
Рис. 5.23 – Схема розширювача по І реалізована на логічних елементах
Розширювач
по I. Це пірамідальний
спосіб
об’єднання.
Паралельна
обробка всіх операндів min МЗС (рис. 5.23).
Тільки при
Y
= 0, в інших випадках, діоди відкриваються
і
(рис. 5.24). Потрібні Ge діоди ↓ завадостійкість
,
VT1 насичення →VT2 насичення → VT5 закритий.
Якщо VD1 відкривається → UVD<UбеVT3+VT4
→
VT3, VT4 закриваються.
Рис. 5.24 – Схема розширювача по І реалізована на діодах