1. Передаточная характеристика вентиля по напряжению

Предположим теперь, что логическая переменная bInput играет роль входного сигнала для инвертирующего вентиля, порождающего переменную bOutput.

Электрическая функция вентиля лучше всего описывается передаточной характеристикой по напряжению (иногда ее называют передаточной характеристикой по постоянному току), представляющую собой график зависимости выходного напряжения в функции входного напряжения

в дальнейшем для упрощения записи поставим им в соответствие напряжения

Пример передаточной характеристики по напряжению реального инвертора приведен на рис.1

Рис.1 Передаточная характеристика по напряжению инвертора

С помощью передаточной характеристики рис.1 можно определить величины номинальных напряжений высокого и низкого состояний:

Другой, представляющей интерес точкой на передаточной характеристике является напряжение порога вентиля или переключения , которое определяется как .

Напряжению соответствует точка пересечения передаточной характеристики и прямой, задаваемой уравнением

Пороговое напряжение вентиля лежит точно посередине характеристики переключения, которая получается, если выход вентиля накоротко соединить с его входом.

Однако, даже если на вход вентиля подавать напряжение с идеальным номинальным значением, то сигнал на выходе очень часто будет отклоняться по величине от ожидаемого номинального значения. Эти отклонения могут вызываться шумом или нагрузкой выхода вентиля (т.е. другими вентилями, подключенными к его выходу).

На рис. 2 показаны диапазоны напряжения для высокого и низкого состояний, разделенные зоной неопределенности.

Рис. 2 Соотношение между напряжением и логическими уровнями

Области приемлемых значений напряжения высокого и низкого логических состояний ограничиваются напряжениями с уровнями и соответственно.

На рис.3 показано, что по определению коэффициент усиления в этих точках равен -1 ().

Рис.3 Определение и

Зона между напряжениями и называется областью неопределенности (переходная зона). Если необходимо гарантировать нормальную работу схемы, то установившиеся значения сигналов не должны попадать в эту область.

2. Помехоустойчивость вентиля

Для того, чтобы вентиль был помехоустойчив и нечувствителен к шуму, существенно, чтобы интервалы «0» и «1» были как можно большими. Мера чувствительности вентиля к шуму задается значениями запасов устойчивости по шуму (запас устойчивости по шуму низкого логического состояния) и(запас устойчивости по шуму высокого логического состояния), которые ограничивают размеры допустимых интервалов «0» и «1» соответственно и устанавливают фиксированный порог на величину шума:

Запасы устойчивости по шуму определяют уровни шума, который еще не будет приводить к ошибкам при каскадном включении вентилей.

Для обеспечения работоспособности цифровой схемы эти запасы делают больше нуля и, предпочтительно, как можно большими.

Передаточная характеристика по напряжению идеального инвертора приведена на рис.4

Рис.4 Передаточная характеристика по напряжению идеального инвертора

Передаточная характеристика идеального инвертора обладает следующими свойствами:

- коэффициент усиления в переходной области равен бесконечности;

- точка порога вентиля располагается в середине размаха логических уровней;

- величина запаса устойчивости по шуму в высоком и низком логических состояниях равна половине размаха.

Типовые характеристики реального инвертора приведены в табл.1

Параметры реального вентиля Таблица 1

№ п.п	Параметр	Значение [В]
1		3.5
2		2.35
3		0.45
4		0.66
5		1.64
6		1.15
7		0.21