5.1.3. Назначение элементов схемы

Элементы функциональной схемы, приведенной на рис. 34, имеют следующее назначение:

• на диодах VD₁ и VD₂ реализована часть схемы, выполняющая функцию конъюнкции;

• на транзисторе VT реализована часть схемы, выполняющая функцию инверсии;

• резистор R₃ служит для ограничения коллекторного тока;

• резисторы R₁, R₂ и R₄, а также источник напряжения U_см необходимы для задания режима работы транзистора;

• диод VD₃ предохраняет транзистор от попадания на его базу положительных импульсных помех.

5.1.4. Работа исправного устройства

Рассмотрим работу исправного логического элемента И-НЕ. Данный логический элемент работает в отрицательной логике, т.е. логическому 0 соответствует незначительное отрицательное напряжение (для определенности будем считать U_«0» =  0,6 В), а логической 1 – высокий уровень отрицательного напряжения (U_«1» =  2,6 В).

Пусть на обоих входах логического элемента присутствуют логические сигналы x₁ = 0, x₂ = 0, т.е. подано незначительное отрицательное напряжение (U_«0» =  0,6 В). Поскольку характеристики диодов VD₁, VD₂, а также уровни входных сигналов могут несколько отличаться по значению, то откроется тот диод, который имеет меньший потенциальный барьер p-n перехода или на вход которого будет приложено меньшее по абсолютной величине отрицательное напряжение. По цепи через открытый диод (для определенности пусть это будет диод VD₁) потечет ток. К базе транзистора VT в этом случае будет приложено незначительное отрицательное напряжение, определяемое отрицательным уровнем входного сигнала U_вх.1 = U_«0» =  0,6 В и падением напряжения, около 0,8 В, на небольшом сопротивлении открытого диода VD₁ протекающего через него тока (U_{б VT} = U_вх.1 + U_VD1 =  (0,6 + 0,8) = 1,4 В). Поэтому транзистор VT остается в закрытом состоянии. Величина напряжения в точке B определяется на основе следующего выражения

u_вых =  (E_пит  i_к R_к).

При токе коллектора i_к = I_кбо, где I_кбо – обратный ток коллекторного перехода. Значение напряжения в точке B равно

u_вых =  (E_пит  I_кбо R_к)   E_пит = U_«1».

Высокий уровень выходного отрицательного напряжения соответствует единичному логическому сигналу: z = .

В случае комбинаций логических сигналов на входах логического элемента И-НЕ: x₁ = 0, x₂ = 1 или x₁ = 1, x₂ = 0 механизм формирования выходного логического сигнала z =  аналогичен описанному выше. При этом, однако, необходимо учитывать, что открываться будет тот диод, ко входу которого приложено незначительное отрицательное напряжение, т.е. подан логический сигнал x = 0.

При входных сигналах x₁ = 1, x₂ = 1 ко входам обоих диодов (VD₁, VD₂) приложено отрицательное напряжение высокого уровня (U_«1» =  2,6 В). Оба диода закрываются, поэтому потенциал базы транзистора VT определяется отрицательным напряжением источника питания E_пит. Транзистор открывается, ток коллектора возрастает и становится равным току насыщения i_к = I_кн. Поэтому значение напряжения в точке B равно

u_вых =  (E_пит  I_кн R_к)   0 = U_«0».

Низкий уровень выходного отрицательного напряжения соответствует нулевому логическому сигналу: z = .