22. «Положительная» и «отрицательная» логика. Привести примеры

В реальных системах, как правило, используется напряжение 0 и 5 вольт, хотя для внутренних вентилей таких сложных устройств, как микропроцессоры, эти уровни могут быть существенно ниже. Имея два напряжения, скажем, эти же 0 и 5 вольт, необходимо решить, какое из них приписать каждому логическому значению. Обычно для представления логической 1 выбирается более высокое напряжение, а для представления логического нуля – более низкое (т.е 5 В = 1 и 0В=0). Такая логика получила название положительной. Можно использовать и наоборот, когда высокое напряжение соответствует логическому 0, а низкое 1. Такая логика называется отрицательной.Возможно и одновременное использование в одной системе обеих логик (при этом по-прежнему должны использоваться только два напряжения). Использование двух представлений в одной логической схеме получило название смешанной логики.

Самым важным следствием применения отрицательной логики является то, что при переходе от положительной логики к отрицательной функция И превращается в ИЛИ, и наоборот.

К сожалению, иногда соглашение положительной логики вступает в конфликт с требованиями электротехники. Так, потребление по питанию ТТЛ-элементов, обслуживающих числовую магистраль, часто меньше при высоком уровне сигнала в магистрали и больше при низком. Поэтому если магистраль значительную часть времени находится в режиме ожидания, то именно неактивный, не утверждающий, логически нулевой сигнал рационально отождествить с высоким уровнем напряжения в магистрали, т. е. принять соглашение отрицательной логики. Обычно так и поступают.

Еще пример. Одновременное включение по сигналу разрешения или синхронизации большого числа транзисторов ТТЛ-микросхемы средней или большой интеграции порождает в общем выводе микросхемы мощный скачок тока с крутым фронтом, который при положительном напряжении питания вызывает импульсный подъем потенциала подложки кристалла по отношению к потенциалу общего провода печатной платы амплитудой до 0,1—0,2 В. Если этот процесс вызывается высоким уровнем управляющего сигнала, то подъем потенциала подложки приводит к уменьшению фактической амплитуды разрешающего сигнала на входах элементов микросхемы, что может вызвать сбой в работе. Если же разрешающий уровень низкий, то при подъеме потенциала подложки амплитуда сигнала, фактически действующая на элементы микросхемы, даже увеличивается. Поэтому в микросхемах средней и большой интеграции входы разрешения, синхронизации и т. п., несмотря на то что по ним поступают сигналы утверждающего, единичного смысла, часто управляются не высоким, а низким уровнем, т. е. работают по соглашению отрицательной логики.

23. Способы включения биполярного транзистора.

Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями:

Коэффициент усиления по току Iвых/Iвх.

Входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх

С хема включения с общей базой

Усилитель с общей базой.

Среди всех трех конфигураций обладает наименьшим входным и наибольшим выходным сопротивлением. Имеет коэффициент усиления по току, близкий к единице, и большой коэффициент усиления по напряжению. Фаза сигнала не инвертируется.

Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iк/Iэ=α [α<1]

Входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх=Uбэ/Iэ.

Входное сопротивление для схемы с общей базой мало и не превышает 100 Ом для маломощных транзисторов, так как входная цепь транзистора при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора.

Достоинства:

Хорошие температурные и частотные свойства.

Высокое допустимое напряжение

Недостатки схемы с общей базой :

Малое усиление по току, так как α < 1

Малое входное сопротивление

Два разных источника напряжения для питания.

С хема включения с общим эмиттером

Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iк/Iб=Iк/(Iэ-Iк) = α/(1-α) = β [β>>1]

Входное сопротивление: Rвх=Uвх/Iвх=Uбэ/Iб

Достоинства:

Большой коэффициент усиления по току

Большой коэффициент усиления по напряжению

Наибольшее усиление мощности

Можно обойтись одним источником питания

Выходное переменное напряжение инвертируется относительно входного.

Недостатки:

Худшие температурные и частотные свойства по сравнению со схемой с общей базой

С хема с общим коллектором

Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iэ/Iб=Iэ/(Iэ-Iк) = 1/(1-α) = β [β>>1]

Входное сопротивление: Rвх=Uвх/Iвх=(Uбэ+Uкэ)/Iб

Достоинства:

Большое входное сопротивление

Малое выходное сопротивление

Недостатки:

Коэффициент усиления по напряжению меньше 1.

Схему с таким включением называют «эмиттерным повторителем»