Элемент инверсии или отрицания – элемент не

Элемент НЕ выполняет функцию инверсии входного сигнала (рис. 87).

Х
0	1
1	0

Рис. 87

На рис. 88 изображена микросхема НЕ, реализующая функцию НЕ при использовании одного входа.

Рис. 88

Пусть на вход X1 элемента (рис. 88) подается напряжение высокого уровня, соответствующее сигналу 1:

.=˙.

Тогда по входной цепи ( + U_ИП , R1, переход база – эмиттер, ) течет ток базы, приводящий транзистор VT1 в режим насыщения. При этом ток коллектора I_К велик, а напряжение коллектора U_К, являющееся выходным напряжением U_Y , мало (близко к нулю), что соответствует сигналу 0:

.=˙.

При подаче на вход X1 низкого напряжения

.=˙

транзистор VT1 закрывается (), так как ток базы I_Б мал (). Напряжение на выходе схемы в этом случае велико:

.=˙.

Таким образом, данная схема является инвертором для каждого входа.

В микросхеме НЕ (рис. 89) отсутствуют входные резисторы, снижающие время включения схемы. Они заменены диодами VD1, VD2, VD3.

Рис. 89

Как инвертор схема (рис. 89) работает следующим образом:

– при подаче на вход X1 напряжения низкого уровня

.=˙

открывается диод VD1, вследствие чего понижается напряжение в точке К и уменьшается ток базы транзистора VT1. Транзистор закрывается, напряжение выхода увеличивается до величины U_ИП :

.=˙;

– при подаче на вход X1 напряжения высокого уровня

.=˙

диод VD1 закрывается, напряжение в точке К увеличивается и растет ток базы транзистора VТ1. Транзистор VТ1 открывается, напряжение на выходе уменьшается практически до нуля:

.=˙.

Для улучшения электрических параметров рассмотренной микросхемы заменяют ячейку диодов VD1 – VD3 многоэмиттерным транзистором VT1 (рис. 90). Каждый n-p переход транзистора играет роль диода.

Рис. 90

При подаче на вход Х1 напряжения низкого уровня

.=˙

на участке база – эмиттер транзистора \/Т1 образуется цепь с малым сопротивлением (): + U_ИП , резистор R_Б1, база – эмиттер VТ1, ключ S1, .

В этом случае мало напряжение на участке база – коллектор транзистора VТ1 и транзистор VТ1 закрыт (). Напряжение на коллекторе VТ1, являющееся напряжением базы транзистора VТ2, также мало () и оно закрывает транзистор VТ2.

Вследствие этого напряжение на выхода схемы велико:

.=˙.

При подаче на вход X1 напряжения высокого уровня

.=˙

закрывается переход база – эмиттер транзистора VТ1, так как отсутствует разность потенциалов на этом участке. Образуется цепь тока базы второго транзистора: + U_ИП , резистор R_Б1, база – эмиттер VТ2, .

Транзистор VТ2 открывается, переходя в режим насыщения. Напряжение на выходе схемы уменьшается:

.=˙.

Из рассмотренного следует, что многоэмиттерный транзистор VT1 не инвертирует уровень входного сигнала, роль инвертора играет транзистор VТ2.

На рис. 91 показана схема инвертора, имеющая двухтактный выходной каскад из n-p-n транзисторов VТ3 и VТ4.

Рис. 91

Для поочередного включения выходных транзисторов необходим промежуточный каскад, называемый расщепителем фазы входного сигнала и состоящий из транзистора VТ2, резисторов R2, R3. Расщепитель фаз имеет два выхода: коллекторный (К) и эмиттерный (Э), импульсы на которых находятся в противофазе. Выходные транзисторы включаются поочередно, создавая на выходе высокое или низкое напряжение. Диод VD1 защищает эмиттер транзистора VT1 от пробоя.

Пусть на вход Х схемы (рис. 8) подается напряжение низкого уровня. Ток коллектора транзистора VT1, являющийся током базы транзистора VТ2, при этом равен нулю и транзистор VТ2 закрыт. Поэтому отсутствует ток базы транзистора VТ4, транзистор VТ4 закрыт. При этом открывается транзистор VТ3. На выходе схемы создается высокое напряжение.

При подаче на вход Х напряжения высокого уровня появится ток базы I_Б2 и транзистор – фазорасщепитель VТ2 откроется. Часть его эмиттерного тока поступит на базу транзистора VТ4, и транзистор перейдет в состояние насыщения. При этом напряжение U_К4 транзистора уменьшится, т.е. напряжение на выходе схемы станет низким, близким к нулю.

Для микросхемы НЕ К155ЛН1 (рис. 92) приводятся основные параметры (табл. 19) и обозначение выводов цоколя микросхемы (рис. 93).

Рис. 92

Таблица 19

Параметр	Микросхема	Значение параметра
I0вых , мА	К155ЛН1	16
I1потр. , мА		33
I0потр., мА		15
tзд.р. , нс		22

I⁰_вых – стекающий выходной ток для одного инвертора при входном вас напряжении низкого уровня;

I¹_потр. – потребляемый ток микросхемы при максимальных уровнях напряжений на всех входах;

I⁰_потр. – потребляемый ток микросхемы при минимальных уровнях напряжений на всех входах;

t_зд.р – среднее время задержки распространения выходного сигнала для положительного и отрицательного фронта импульса (рис. 121).

Рис. 93

На основе данного инвертора созданы микросхемы серии 155, например И и ИЛИ.