книги / Типовые узлы на полупроводниковых логических и функциональных элементах серии ЭТ

ТёКйёт и точка й имеет отрицательный потёнцйал. Этб

имеет потенциал, близкий к нулю (входной сигнал 0 и транзистор Г2 закрыт напряжением UCM)-

Рассмотрим примеры реализации основных логиче­ ских функций двух переменных с помощью логических элементов серии ЭТ (см. приложение 2). Реализация осуществляется в двух вариантах: 1) комбинированное использование элементов ИЛИ — НЕ, схем И, ИЛИ (ва­ риант I); 2) применение только универсального логиче­ ского элемента ИЛИ — НЕ (вариант II). С целью об­ легчения понимания работы схем в приложении 2 дает­ ся словесное описание логических функций и их релейные эквиваленты. В приложении 2 обозначения логических элементов даны в соответствии с приложе­ нием 3.

Как следует из приложения 2, логическая функция НЕ реализуется элементом ИЛИ — НЕ (ЭТ-Л01), при этом используется только один из входов схемы. Для реализации функций ИЛИ и И обычно стараются ис­ пользовать более простые диодные схемы. Тогда эти функции выполняются с помощью диодной приставки (элемент ЗТ-Л02). Однако в ряде случаев целесообраз­ но реализовать эти функции на активных логических элементах (ЭТ-Л01) ИЛИ — НЕ (вариант II).

Следует обратить внимание на то, что функция ИЛИ —НЕ может быть реализована последовательным выполнением операций ИЛИ и НЕ. Это позволяет уве­ личить число входов путем подключения диодной схе­ мы ИЛИ (элемент ЭТ-Л02) ко входу ИЛИ — НЕ (эле­ мент ЭТ-Л01), который при этом используется только как инвертор НЕ.

4. ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ВКЛЮЧЕНИЯ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ СЕРИИ ЭТ

Правильная работа элементов ЭТ в системах про­ мышленной автоматики возможна только при условии соблюдения некоторых правил их включения. Выполне­ ние этих правил обеспечивает соблюдение расчетных режимов работы элементов. Поэтому допустимость того или иного схемного решения с точки зрения правильно-

31

Стй включений элементов ЭТ может быть всегда проа­ нализирована по результатам поверочных расчетов ре­ жимов работы каждого элемента схемы при сигналах Ои 1. При этом используются приведенные в [Л. 1] дан­ ные элементов — их входные и выходные параметры.

Рис. 4. Расчетная схема для определе­ ния числа подключаемых элементов ИЛИ—НЕ.

Ниже на примерах будут показаны методика проведе­ ния поверочных расчетов и сформулированы основные правила включения элементов.

1. Определение допустимого числа элементов, под­ ключаемых к выходу элемента ИЛИ — НЕ (ЭТ-Л01).

Элемент ИЛИ — НЕ характеризуется следующими вход­ ными и выходными параметрами:

При определении допустимого числа подключаемых

32

ИЛИ — HE—1, заменена эквивалентным сопротивле*

нием Дэ.

Расчет состоит в определении величины эквивалент­ ного сопротивления Rn, при котором напряжение на вхо­ де элемента ИЛИ — НЕ —2 будет около 4 в. Получен­ ная по расчету величина сопротивления Яэ определяет

При этом возможное число подключаемых элементов определяется как

Отсюда видно, что поскольку допустимое эквивалент­

можно подключить не более трех элементов ИЛИ — НЕ или других типов с идентичными входными парамет­ рами.

Если на выходе элемента ИЛИ — НЕ включена ди­ одная приставка (рис. 5), то сопротивление Ru\ к источ­ нику питания не подключается. Сопротивление условно обозначенное RK по схеме (рис. 5) состоит из двух со­ противлений 9,1 ком и 820 ом. При открытом транзи­ сторе Т\ его коллекторный ток не должен превышать расчетного тбка [Л. 1]. Поэтому допускается подклю­ чать к выходу элемента ИЛИ — НЕ только одну схему И с током входа 15 ма (R\ и # 2 соединены параллель­ но, общее сопротивление нагрузки 0,8 ком) или до трех

схем И с током входа по 5 ма и с сопротивлением на­ грузки # 1= 2 ,4 ком.

2. Определение допустимого числа элементов, под­ ключаемых к выходу диодной приставки И (рис. 6).

Рис. '5. Схема подключения элемен­ та И к элементу ИЛИ—НЕ.

Ниже рассматриваются случаи включения элементов ИЛИ — НЕ на выход схемы И и определяется предель-

Рис. 6. Расчетная схема для определе­ ния числа элементов ИЛИ—НЕ, под­ ключаемых к выходу элемента И.

но допустимое их число при различных величинах на­ грузочного сопротивления схемы И.

При сопротивлении нагрузки /?н= 0,82 ком (парал­ лельное включение сопротивлений R iy # 2), рис. 6, напря­ жение выхода Uвых соответствующее минимально дону-

34

стимому уровню входного сигнала 1 будет при величине

Следовательно, при подключении к выходу схемы И элементов ИЛИ — НЕ, а также идентичных по входным параметрам других элементов допускается при сопро­

подключаемых ко входам ИЛИ — НЕ. Ограничение чи­ сла схем И, подключаемых ко входам ИЛИ — НЕ, объясняется повышенным значением напряжения поме­ хи на выходе элемента И. Действительно, если рас­

ветствующее уровню сигнала 0, равно 0= 0,15 в. Паде­ ние напряжения на диоде AUA схемы И не превышает 0,65 в.

Таким образом, напряжение выхода схемы И при сигнале 0 может составлять— (0,65=0,8) в. Это напря-

жение не должно превышать допустимого для элемента ИЛИ — НЕ максимального значения входного напряже­ ния, соответствующего условному сигналу 0 , т. е.

чае схема рис. 8 становится идентичной схеме, представ­ ленной на рис. 4. В последнем случае, как было показа­ но ранее, допустимое число подключаемых к выходу элементов, т. е. нагрузочная способность элемента, определяется величиной сопротивления нагрузки /?кь

36

В случае работы элементов ИЛИ — НЕ от схемы И через диодную приставку ИЛИ допустимое число под­ ключаемых элементов ИЛИ — НЕ будет определяться величиной нагрузочного сопротивления Rn схемы И, так как прямое сопротивление диодов схемы ИЛИ не учиты­ вается и схема рис. 9 превращается в схему рис. 6.

Следовательно, нагрузочная способность диодной схемы ИЛИ определяется величиной нагрузочного со­ противления предшествующей схемы.

Рис. 10. Схема последовательного вклю ­ чения элементов И Л И , И.

Подключение диодной схемы И к выходу диодной схемы ИЛИ невозможно, так как противоположное включение диодов этих схем исключает прохождение сигнала. На рис. 10 представлен вариант схемы, в кото­ ром принципиально обеспечиваются условия нормаль­ ной работы диодных схем ИЛИ и И. Наличие сопротив­ ления развяки R обеспечивает цепь сигналов для схем

37

ИЛИ и И. Однако реально выполнить такую схему не представляется возможным ввиду трудности согласова­ ния всех параметров схемы, и использовать подобные схемы не рекомендуется.

5.Определение допустимого числа последовательно

включенных в цепочку элементов ИЛИ — НЕ, ИЛИ, Я. В практике проектирования систем на бесконтактных элементах вопрос о числе элементов, включаемых в по­ следовательную цепочку, приобретает особое значение.

цепочке может быть значительным. Часто их число не превышает 10 , но имеют место также случаи, когда це­ почка содержит 20, 30 и даже 50 элементов. На схеме рис. 11 показан случай, где элементы ИЛИ—НЕ 1, 3, 4, 5 составляют последовательную цепочку, а элементы 1, 2 — замкнутую кольцевую схему ПАМЯТЬ, которая эквивалентна цепочке, составленной из бесконечного числа последовательно включенных элементов.

Выполнение длинных цепочек на элементах ИЛИ — НЕ, а также включение элементов ИЛИ — НЕ в схему ПАМЯТЬ возможно вследствие применения в схеме активного усилительного элемента транзистора, который восстанавливает уровни сигналов, Практичс-

38

ски,допускается последовательное включение в цепочку любого числа активных логических элементов ИЛИ — НЕ.

Н 8> —

! = t Z H 8 - Уг

о)

Рис. 12. П ример схемы, в которой использовано последователь­ ное включение диодных приставок И.

а — блочная; б — принципиальная.

При последовательном включении схем И (рис. 12) их число обычно не превышает 2—3. На рис. 12,а пред-

Рис. 13. Схема последовательного вклю чения эле ­ ментов И через элементы И Л И — Н Е, восстанав­ ливаю щ ие уровни сигнала.

ставлена структурная схема, а на рис. 12 ,6 — элемент­ ная схема узла, в котором используется последователь­ ное включение двух схем И.

В соответствии с техническими данными элементов ЭТ-Л01 и ЭТ-Л02 обеспечивается сигнал выхода 0 : для ИЛИ — НЕ — 0—0,15 в, для И — не более — 0,65 в.

3$

На основании сказанного принимаем:

t/j = 0,15 в, U2 = U\ + AUQ= 0,1 5+ 0,65 = 0,8 в, а [ / 3= £ / 2 + Д{/д= 0,8 + 0,65=1,45 в.

у'

гг)

& п & - н э - р »

6)

Уровень напряжения выхода последней схемы И при сигнале 0 превышает допустимый уровень помехи для ИЛИ — НЕ, так как

1,45>0,85.

Таким образом, после­

40