книги из ГПНТБ / Шляпоберский В.И. Элементы дискретных систем связи

ных сопротивлениях делителя и батарее смещения (—Еси) напря­ жение Е становится равным нулю.

Схемы, реализующие на лампах логические операции запрет, равнозначность и отрицание равнозначности выполняются с ис­ пользованием рассмотренных основных схем (рис. 47—49).

Логические схемы на полупроводниковых диодах и триодах

Из всех схем совпадений (И) наиболее простой является схема на полупроводниковых диодах (рис. 50).

Если R^> г, то при открытом хотя бы одном диоде выходное напряжение практически будет равно нулю. Только в том случае,

При последовательном соединении триодов (рис. 51,6) входные сигналы (импульсы) могут подаваться как с выходных обмоток трансформаторов предыдущего устройства (между базой и эмит­ тером), так и непосредственно (между базой и землей).

Возможность создания схем совпадения при последовательном соединении полупроводниковых триодов обусловлена тем, что

Рис. 51. Схемы И на полупроводниковых триодах:

а — с параллельным соединением триодов; б —с последовательным соединением триодов

80

сопротивление полностью открытого триода практически равно нулю.

При отсутствии входных сигналов триоды в схеме рис. 51,6 закрыты и выходное напряжение равно — Как только все вход­ ные сигналы совпадут, триоды откроются и потенциал точки а повысится, став примерно равным нулю.

1Г

Рис. 52. Схемы ИЛИ на полупроводниковых при­ борах

Схемы ИЛИ, приведенные на рис. 52, чрезвычайно просты и не требуют пояснений.

Инвертор (схема НЕ) представляет собой усилитель постоян­ ного тока, выполненный на одном триоде (рис. 53). При отсутствии входного сигнала (£=0) на выходе инвертора /будет высокое на­ пряжение—Elt. При подаче входного сигнала (е=1) выходное на­ пряжение становится равным нулю.

триоде, в которой реализуется логическая операция запрещения.

выходное напряжение Е будет зависеть от величины сигнала е1 и соотношения сопротивлений Ri и /?2.

Если одновременно с сигналом ei поступит сигнал б2, то триод откроется и выходное напряжение практически будет равно нулю, т. е. сигнал е2 запретит сигнал в\.

Для построения схемы, реализующей логическую операцию равнозначности, воспользуемся выражением (5.12).

Согласно этому выражению операция равнозначности реали­ зуется посредством двух операций И и одной операции ИЛИ. По-

Е=е,ег<-ё1ё2 Е - (е,*ёг)(ё,гег)

Рис. 55. Блок-схема устройств, реализующих логическую

этому блок-схема устройства, выполняющего операцию равнознач­ ности, будет иметь вид, приведенный на рис. 55, а. __

Если учесть, что согласно (5.11) выражения (ab + ab) и (а +

+ b)(a + b) равносильны, то, пользуясь последним, составим блоксхему устройства, которое также будет реализовать операцию равнозначности

(рис. 55,б).

Используя в качестве элементов НЕ, ИЛИ и И, схемы, приведенные на рис. 5.7—5.10, можно составить прин­ ципиальную схему устройства в целом. По сложности схемы рис. 55, а и 55, б примерно одинаковы.

Согласно выражению (5.13)

82

операций запрета (рис. 54), то принципиальная схема устройства, реализующего операцию отрицания равнозначности, будет иметь вид, приведенный на рис. 57.

Как видно, высокое выходное напряжение, снимаемое с сопро­ тивления R2, будет только в том случае, когда ех и е2 различны.

1Г

Т

Рис. 57. Схема устройства, реализующего опера­ цию отрицания равнозначности

При в\ = 1 и сг= 0 левый триод закрыт и с сопротивления R2 снимается часть входного сигнала е\ (£= 1). В случае когда Ci= 0 и е2=1, с сопротивления R2 снимается часть входного сигнала е2. Если же е, = 1 и е2=1, то оба триода открыты и шунтируют сопро­ тивление R2 (Е —0).

Логические схемы на сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса

В простейшем случае схема ИЛИ на сердечниках с ППГ может быть реализована на одном элементе с числом обмоток, равным числу входов.

Если момент появления каждого входного сигнала произволен, то они должны представлять собой двухполярные импульсы тока, величина которых достаточна для перемагничивания сердечника. При этом в выходной обмотке сердечника будут наводиться им­ пульсы э. д. с., представляющие собой выходные сигналы.

Если же момент появления входных сигналов определен, то они должны представлять собой однополярные импульсы, не совпадаю­ щие по времени с продвигающими импульсами.

Для этого случая наибольшее распространение получили схемы ИЛИ, выполненные согласно рис. 58, а. Как видно из функциональ­ ной схемы, каждый входной сигнал подается на отдельный сердеч­ ник, переводя его в состояние «1». При поступлении продвигающего импульса I входные сердечники переходят в состояние «0». При этом общий сердечник перейдет в состояние «1», если любой из входных сердечников или оба вместе были в состоянии «1» к мо­ менту действия I продвигающего импульса.

Результирующий выходной сигнал снимается с общего сердеч­ ника в момент действия И продвигающего импульса, не совпадаю­ щего по времени с I импульсом.

Принципиальная схема, реализующая операцию ИЛИ, пред­ ставлена на рис. 58,6. Обычно W2=W*.

Рис. 58. Функциональная (а) и принципиальная (б) схемы элемента ИЛИ на сердечниках с ППГ

Схема запрета на сердечниках с ППГ реализуется согласно функциональной схеме рис. 59. Отличие этой схемы от предыдущей состоит лишь в том, что сигнал, снимаемый со второго входного сердечника на общий сердечник, переводит его не в состояние «1», а в состояние «О». Этим достигается реализация логической опера­ ции запрета, т. е. сигнал е2 запрещает сигнал е\.

Предположим, что на входные сердечники поступили оба сиг­

Число витков и величина тока во входных обмотках устанавли­ ваются таким образом, чтобы при воздействии только одного сиг­ нала (в\ или е2) сердечник не перемагничивался, а при одновре­ менном воздействии обоих сигналов et и е2 происходило надежное перемагничиваиие.

84

Следовательно, сигнал на выходе сердечника будет появляться только при одновременном воздействии входных сигналов в\ и ег. Однако устойчивая работа схемы Й на одном сердечнике может

а — на одном сердечнике с ППГ; б — Схема с использованием двух элементов запрета

быть обеспечена только при тщательном подборе параметров схе­ мы, весьма высоком коэффициенте прямоугольности петли гисте­

из одного сердечника с ППГ, на выходе которого непрерывно с ча­ стотой работы продвигающего генератора появляются импульсы.

85

Снимаемые с ГЕ импульсы подаются на общий сердечник А. Одновременно с ними с кольца Б поступает входной сигнал. Так как принимаемый импульс является запрещающим для импульса, следующего от ГЕ, то при наличии входного сигнала на выходе схемы сигнал будет отсутствовать, и наоборот.

Логическая операция равнозначности на сердечниках с ППГ реализуется согласно блок-схеме рис. 55, б.

Рис. 62. Функциональная схема устройства, реализующего операцию равнозначность

Соответствующая ей функциональная схема приведена на рис. 62.

В отличие от предыдущей схемы логическая операция отрица­ ние равнозначности на сердечниках с Г1ПГ реализуется сравни­ тельно просто. Дл'я этого необходимо два элемента запрета объ­ единить элементом ИЛИ.

Рис. 63. Функциональная схема устройства, реали­ зующего операцию отрицание равнозначности

На рис. 63 представлена функциональная схема, реализующая операцию отрицание равнозначности. Простота схемы исключает необходимость в ее пояснении.

Логические лампы тлеющего разряда

Из вышеизложенного следует, что, пользуясь алгеброй логики, можно построить схемы, дающие возможность получить различные преобразования сигналов.

86

Однако в ряде случаев, особенно при построении аппаратуры на тиратронах с холодным катодом, желательно иметь элемент, в котором были бы заложены возможности выполнения той или иной логической операции.

Такими элементами являются специальные многоэлектродные тиратроны с холодным катодом, которые иногда называют логиче­

торой определяется величинами подготовительных напряжений, по­ даваемых на первый и второй управляющие электроды, переме­ щается или горизонтально, или вертикально и ла.мпа не загорается. Если же сигналы UB X 1 и UBX2 поступят одновременно, то рабочая точка переместится в область зажигания и лампа начнет проводить.

Характеристика зажигания лампы ИЛИ представлена на рис. 65. Для зажигания этой лампы достаточно подать любой из двух входных сигналов или оба вместе.

Более сложной является характеристика зажигания лампы НЕТ (рис. 66). Как видно, зажигание лампы будет происходить всякий рэз, когда на второй управляющий электрод поступит входной сиг­

87

Те или иные элементы, на которых строятся схемы, выбираются в каждом конкретном случае с учетом специфики работы устрой­ ства в целом.

Параметры рассмотренных схем (сопротивления, количество витков, значения токов и дп.) будут даны ниже при рассмотрении конкретных устройств.

§ 17. ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ

Любое дискретно действующее устройство, к которому могут быть приложены входные сигналы и от которого могут быть полу­ чены выходные сигналы, будем называть переключательной цепью. Причем выходные сигналы являются некоторой наперед заданной функцией входных сигналов.

Математическое выражение, описывающее логические связи между выходными и входными сигналами и устанавливающее однозначное соответствие между ними, называется переключатель­ ной функцией.

Пусть имеем переключательную функцию

Данному виду переключательной функции соответствует вполне определенная переключательная цепь.

Предположим, что в результате ряда преобразований удалось упростить выражение (5.16) и при той же переключательной функ­ ции F получить новое выражение

(5.17)

88

Очевидно, что Новому более Простому выражению п е р е к л ю ч а ­ тельной функции соответствует более простая переключательная цепь.

Таким образом, одна и та же переключательная функция, может быть реализована различными переключательными цепями. Следо­ вательно, каждое преобразование логического выражения пред­ ставляет физическое изменение переключательной цепи без изме­ нения переключательной функции, т. е. без изменения взаимосвязи между входными и выходными сигналами.

Алгебра логики предусматривает не только удобные обозначе­ ния для записи переключательных схем без детального их вычер­ чивания, но и средства изменения конфигурации схемы во время поисков наиболее желательной для какой-либо заданной переклю­ чательной функции.

Трудности в отыскании вида переключательной цепи заключа­ ются в том, что еще не найдены общие методы, позволяющие по­ строить переключательную цепь, содержащую минимальное число элементов. Известно лишь несколько способов, облегчающих на­ хождение решения в конкретных случаях.

Любая переключательная функция, характеризующая зависи­ мость выходного сигнала от ряда одновременно приложенных входных сигналов, может быть приведена к элементарной форме.

Под термином «элементарная форма» переключательной функ­ ции понимается функция двух видов — И — ИЛИ или ИЛИ — И.

Например, для трех входных сигналов элементарная форма пе­

в которое включены только члены, вызывающие появление выход­ ного сигнала.

Рассмотрим некоторые из приемов упрощения вида переклю­

Применяя к выражению, стоящему в скобках, формулу (5.7), получим

Ft = а (с + с) (е + bd) — а {с + bd).

Прибавим к правой части член abc и вйнесем общие множи­ тели за скобки:

F2— abc -f abc -f abc + abc;

F2 — ac(b + b) + bc(a + a) = ac + bc = c(a + b).

89