Электротехника и электроника
..pdf
цепи перезаряда ёмкости за счёт использования двух параллельных ветвей в цепи заряда с разными сопротивлениями и встречно включёнными диодами.
Рис. 4.78. Несимметричный мультивибратор
Тесты по теме «Компаратор и мультивибратор»
1.Почему в качестве простейшего компаратора можно использовать ОУ? Укажите правильный ответ.
1) потомучтоОУявляетсяусилителемпостоянноготока;
2) потому что идеализированная передаточная характеристика ОУ совпадает с передаточной характеристикой компаратора;
3) потому что ОУ имеет широкую полосу пропускания частот.
2.Какая из характеристик соответствует компаратору, схе-
ма которого приведена на рисунке, если модуль Uвых max = 10 В, RОС = R1 = 1 Ком. Выберите правильный ответ.
191
3. Укажите, какая из представленных диаграмм выходного напряжения соответствует приведённой схеме мультивибра-
тора? (R1 = R2).
192
193
5.ОСНОВЫ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТЕХНИКИ
5.1.ЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ И ЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
Логическое высказывание – это высказывание, относи-
тельно которого можно однозначно сказать, истинно оно или ложно. Логическое высказывание формализуется с помощью логических функций. Логическая функция может принимать два значения: «истина» или «ложь» («1» или «0» соответственно).
Таблица истинности – это табличное задание логической функции.
Элементарные логические функции «или», «и», «не». «ИЛИ» – логическое сложение – дизъюнкция, описывается
функцией F = X1 + X2 = X1 X2 (рис. 5.1).
Рис. 5.1. Логический элемент «ИЛИ»: а – таблица истинности; б – обозначение на схемах; в – пример временной диаграммы
Условимся, что логической единице будет соответствовать высокий уровень сигнала, логическому нулю – низкий (нулевой) уровень.
На рис. 5.2 представлена техническая реализация функции «ИЛИ» на ключах и диодах. При подаче на один из входов (или на оба) высокого потенциала (логической единицы) диоды открываются, и сигналы проходят на выход. В случае если на оба входа подаётся низкий уровень – диоды закрыты, на выходе будет нулевой уровень (логический ноль).
194
Рис. 5.2. Реализация функции «ИЛИ»: а – на ключах; б – на диодах
«И» – логическое умножение – конъюнкция, описывается функцией F = X1 X2 = X1 X2 (рис. 5.3).
Рис. 5.3. Логическое умножение «И»: а – таблица истинности; б – обозначение на схемах; в – пример временной диаграммы
На рис. 5.4 представлена техническая реализация функции «И» на ключах и диодах. При подаче на один из входов (или на оба) низкого потенциала (логического нуля) диоды открываются и шунтируют сопротивление Rн , в результате чего на выходе
будет низкий потенциал (логический ноль). Для того, чтобы на выходе был высокий потенциал (логическая единица), необходимо на оба входа подать высокий потенциал и тем самым запереть диоды. Ток от источника будет протекать по резисторам R1
и Rн и на выходе будет падение напряжения на Rн , соответст-
вующее логической единице.
«НЕ» – логическое отрицание – инверсия, логическое от-
рицание описывается функцией F = X (рис. 5.5).
195
Рис. 5.4. Реализация функции «И»: а – на ключах; б – на диодах
Рис. 5.5. Логическое отрицание «НЕ»: а – таблица истинности; б – обозначение на схемах; в – пример временной диаграммы
Для реализации логического отрицания используется свойство главной усилительной цепи каскада инвертировать сигнал (рис. 5.6). Поскольку на реальных диодах в схемах «И»
и «ИЛИ» при прямом включении происходит падение напряже- |
||
|
ния, для доведения его до прежнего |
|
|
уровня логической единицы необ- |
|
|
ходимо ставить усилительный кас- |
|
|
кад (главную усилительную цепь |
|
|
каскада). Так как главная усили- |
|
|
тельная цепь каскада (см. рис. 5.6) |
|
|
инвертирует сигнал, то в результате |
|
Рис. 5.6. Реализация |
получаются функции «ИЛИ-НЕ» |
|
или «И-НЕ». |
||
функции «НЕ» |
||
|
||
196
«ИЛИ-НЕ». Выражение, описывающее функцию «ИЛИ-НЕ»:
F = X1 X2= X1+ X2 (рис. 5.7).
Рис. 5.7. Функция «ИЛИ-НЕ»: а – таблица истинности; б – обозначение на схемах; в – пример временной диаграммы
Техническая реализация «ИЛИ-НЕ» представлена на рис. 5.8. Транзистор работает в режиме Д (в ключевом режиме).
«И-НЕ». Выражение, описывающее функцию «И-НЕ»:
F = X1 X2= X1 X2 (рис. 5.9).
Рис. 5.8. Реализация функции «ИЛИ-НЕ»
Рис. 5.9. Функция «И-НЕ»: а – таблица истинности; б – обозначение на схемах; в – пример временной диаграммы
197
Техническая реализация «И-НЕ» представлена на рис. 5.10, а
и рис. 5.10, б.
Диоды VD1 и VD2 (см. рис. 5.10, а) необходимы для того, чтобы не было ложного открытия транзистора от падения напряжения на открытых диодах VD3 или VD4 при подаче на них низкого потенциала (логического нуля).
Рис. 5.10. Реализация функции «И-НЕ»
На рис. 5.10, б роль диодной сборки в схеме «И» выполняет многоэмиттерный транзистор. Поскольку в микросхемах такой транзистор занимает меньше места, чем диодная сборка, то такие логические схемы применяются чаще.
Тесты по теме «Логические функции»
1.Объясните, почему вместо логических функций «И», «ИЛИ» в микросхемном исполнении чаще реализуются функции «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ». Укажите правильный ответ.
1.потому что функции «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ» удобнее использовать при реализации логических устройств;
2.потому что функции «И», «ИЛИ» невозможно реализовать на полупроводниковых элементах;
3.потому что уровень электрического сигнала на выходе логической схемы «И», «ИЛИ» требуется довести с помощью усилительного каскада до необходимых уровней логического ноля или логической единицы.
198
2. Нарисуйте вид функции F при заданных аргументахХ1 иХ2 (рисунок).
3. Какая логическая функция соответствует временной диаграмме? Укажите правильный ответ.
1. «И», 2. «ИЛИ»,
3.«И-НЕ», 4. «ИЛИ-НЕ»
4.Какая логическая функция соответствует временной диаграмме? Укажите правильный ответ.
1. «И», 2. «ИЛИ», 3. «И-НЕ», 4. «ИЛИ-НЕ»
5. Какая логическая функция соответствует временной диаграмме? Укажите правильныйответ.
1. «И», 2. «ИЛИ», 3. «И-НЕ», 4. «ИЛИ-НЕ»
199
6. Изобразите временную диаграмму работы логической схемы при заданных управляющих воздействиях.
5.2. ТРИГГЕРЫ
Триггер – это логическое устройство, имеющее два устойчивых состояния – «1» или «0», – которые могут сохраняться сколь угодно долго. Переход из одного состояния в другое может происходить под воздействием управляющих сигналов.
Триггер имеет два выхода (прямой Q и инверсный Q ) и один
или несколько входов. Классификация триггеров:
1)по функциональному назначению:
R-S-типа;
D-типа; T-типа;
J-K-типа;
2)по способу управления: асинхронные; синхронные (тактируемые).
Асинхронные триггеры меняют своё состояние по приходу соответствующего управляющего импульса.
Синхронные триггеры изменяют своё состояние при наличии управляющего сигнала в момент прихода синхронизирующего (тактового) импульса.
200