2. Элементная база микроэлектроники на основе лэ и-не

Если использовать только один вход базового элемента И-НЕ (рис. 2, а), то получим инвертор (2).

Два базовых элемента И-НЕ, соединенные в соответствии с рис. 2, б, образуют логический элемент И (1).

Три элемента И-НЕ, соединенные, как показано на рис. 2, в, образуют элемент ИЛИ:

F = А + В. (4)

Функция F (логическое сложение) равна нулю при А = В = 0 и F = 1, если хоть одно слагаемое или оба равны 1.

Для определения логической функции, выполняемой логическим элементом, составляется таблица истинности.

Рассмотренные логические элементы называются комбинационными, поскольку их выходные состояния однозначно определяются комбинацией состояний на их входах.

3. RS - триггер

Для некоторых логических элементов, называемых последовательностными, выходные состояния зависят не только от входных состояний в данный момент времени, но также и от предыдущих входных состояний (до переключения). К таким элементам относятся триггеры.

Два логических элемента И-НЕ, соединенные, как показано на рис. 2, г, образуют RS-триггер, используемый в качестве ячейки памяти.

Рис. 2. Получение элементов НЕ (а), И (б), ИЛИ (в) и RS-триггера (г) из элементов И-НЕ.

4. Экспериментальная установка

Исследуемая микросхема с помощью разъема подключена к 12 гнездам, пронумерованным в соответствии с цоколевкой (рис. 1): 1, 2 – входы первого элемента И-НЕ, 3 – его выход, 4, 5 – входы второго элемента И-НЕ, 6 – его выход и т.д. Выводы 7 и 14 выполнены в виде отдельных разъемов.

Включение микросхемы в электрическую цепь осуществляется введением наконечников соединительных проводников в соответствующие гнезда.

Для питания панели используется максимальное напряжение, даваемое выпрямителем, равное 15 В. Питание микросхемы требует 5 В, поэтому на панели имеется регулирующее устройство с делителем напряжения, понижающее его от 15 до 5 В. При подключении панели к источнику питания необходимо соблюдать полярность: при правильном включении на панели зажигается светодиод.

Для контроля величины тока питания микросхемы в разрыв цепи включается миллиамперметр. Нормальное значение тока – около 12 мА.

Для измерения напряжения используется вольтметр с пределом 15 В.

5. Меры предосторожности

Прежде чем соединять выводы 7 и 14 микросхемы с источником питания, необходимо с помощью вольтметра проверить напряжение на выходе регулирующего устройства. Если оно превышает 5 В более чем на 5 %, необходима регулировка.

6. Задание

1. Проверьте работу всех элементов И-НЕ микросхемы, для чего составьте таблицу истинности для первого из них и сверьте ее с работой других.

2. Получите элемент НЕ (рис. 2, а) и составьте таблицу истинности.

3. Получите элемент И (рис. 2, б) и составьте таблицу истинности.

4. Получите элемент ИЛИ (рис. 2, в) и составьте таблицу истинности.

5. Соберите триггер (рис. 2, г) и исследуйте его работу. Подключите к его выходу вольтметр, пронаблюдайте переход триггера из одного состояния равновесия в другое при изменении напряжений на его входах. Составьте таблицу уровней напряжения на входах и выходах триггера для обоих состояний равновесия и затем таблицу его логических состояний.