Глава 15. Импульсные и цифровые устройства

15.1. Общая характеристика импульсных устройств

Импульсный режим работы имеет ряд преимуществ перед непрерывным (предполагающий длительное воздействие сигналов):

• в импульсном режиме может быть достигнута значительная мощность устройств во время действия импульсов, в результате габариты и масса аппаратуры, определяемой в основном средней мощностью, могут быть существенно снижены;

• импульсный режим позволяет ослабить влияние температуры и разброса параметров полупроводниковых приборов на работу устройств (в том числе, электротехнических);

• импульсный режим позволяет повысить пропускную способность (ПС) и помехоустойчивость (П) электронной аппаратуры электротехнических устройств (ПС – наибольшая возможная скорость передачи информации, а П – способность аппаратуры правильно функционировать в условиях действия помех).

Импульсные устройства широко распространены в вычислительной технике, промышленной электронике, автоматике, радиолокации, телевидении.

В импульсных устройствах используют импульсы различной формы: прямоугольные, трапецеидальные, экспоненциальные, колокообразные, ступенчатые, пилообразные и др.

Для реализации импульсных устройств, даже сложных (например, ЭВМ), требуется большое число сравнительно простых однотипных элементов, легко выполняемых методами интегральной технологии. Это позволяет повысить надежность, уменьшить габариты и массу электронной аппаратуры электротехнических устройств.

15.2. Логические элементы

Логические элементы, или схемы, - это цифровые приборы, которые имеют на выходе одно из двух состояний: нулевой выход (обозначается 0) и фиксированный выход (обозначается 1). Логическая схема может иметь несколько входов и только один выход.

Логические элементы вместе с запоминающими элементами составляют основу устройств цифровой (дискретной) обработки информации – вычислительных машин, цифровых измерительных приборов и устройств автоматики. Логические элементы выполняют простейшие логические операции над цифровой информацией, а запоминающие элементы служат для ее хранения.

Логическая операция преобразует по определенным правилам входную информацию в выходную. Логические элементы чаще всего строят на базе электронных устройств, работающих в ключевом режиме. Поэтому цифровую информацию обычно представляют в двоичной форме, в которой сигналы принимают только два значения: «0» и «1», соответствующие двум состояниям ключа.

Схема И (рис. 194) - логическое умножение, выдает на выходе логическую 1, когда на все ее входы подан сигнал, соответствующий логической 1.

Входы		Вых
X1	X2	И
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Рис. 194

1. Логическая схема ИЛИ (рис. 195) (логическое сложение) дает на выходе 1, если хотя бы на одном ее входе присутствует 1. Логический 0 появляется на ее выходе только в том случае, если на всех ее входах действует логический 0.

Входы		Вых
X1	X2	Y
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Рис. 195

Логическая схема НЕ (рис.196) - логическое отрицание является инвертором. Когда на ее входе присутствует 1, на выходе появляется 0, и на оборот.

Вх	Вых
X	Y
0	1
1	0

Рис. 196

Логическая схема И-НЕ (рис. 197) имеет на выходе логический 0, когда на все ее входы подан сигнал, соответствующий логической 1. Таким образом, схема И-НЕ является логической противоположностью схемы И.

Входы		Вых
X1	X2	Y
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Рис. 197

Схема ИЛИ-НЕ (рис. 198) дает на выходе 0, если хотя бы на одном из ее входов присутствует 1, Логическая 1 появляется на ее выходе только тогда, когда на всех ее входах присутствует 0. Таким образом, схема ИЛИ-НЕ является логической противоположностью схемы ИЛИ.

Входы		Вых
X1	X2	Y
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

Рис. 198