- •Техническая Электроника
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1 пассивные компоненты электронных устройств
- •1.1. Резисторы
- •Числовые коэффициенты первых трех рядов
- •Допустимые отклонения сопротивлений
- •Основные параметры резисторов
- •1.1.1. Система условных обозначений и маркировка резисторов
- •Специальные резисторы
- •1.2. Конденсаторы
- •1.2.1. Система условных обозначений конденсаторов
- •1.2.2. Параметры постоянных конденсаторов
- •1.2.3. Конденсаторы переменной ёмкости
- •1.3. Катушки индуктивности
- •Параметры катушек индуктивности
- •Глава 2 полупроводниковые диоды
- •2.1. Физические основы полупроводниковых приборов
- •2.2. Примесные полупроводники
- •2.3. Электронно-дырочный переход
- •2.4. Физические процессы в p–n переходе
- •2.5. Контактная разность потенциалов
- •2.6. Прямое включение p–n перехода
- •2.7. Обратное включение p–n перехода
- •2.8. Вольт–амперная характеристика p–n перехода
- •2.9. Пробой p–n перехода
- •2.10. Емкостные свойства p–n перехода
- •2.11. Полупроводниковые диоды
- •Система обозначения полупроводниковых диодов
- •2.12. Выпрямительные диоды
- •Параметры выпрямительных диодов
- •2.13. Стабилитроны
- •Параметры стабилитрона
- •2.14. Варикапы
- •Параметры варикапов
- •2.15. Импульсные диоды
- •Параметры импульсных диодов
- •2.15.1. Диоды с накоплением заряда и диоды Шотки
- •2.16. Туннельные диоды
- •Параметры туннельных диодов
- •2.17. Обращенные диоды
- •Глава 3 биполярные транзисторы
- •3.1. Режимы работы биполярного транзистора
- •3.2. Принцип действия транзистора
- •3.3. Токи в транзисторе
- •3.4. Статические характеристики
- •3.4.1. Статические характеристики в схеме с об входные характеристики
- •Выходные характеристики
- •Характеристики прямой передачи
- •Характеристики обратной связи
- •3.5. Статические характеристики транзистора в схеме с оэ
- •3.6. Малосигнальные параметры Дифференциальные параметры транзистора
- •Система z–параметров.
- •Система y–параметров
- •Система h–параметров
- •Определение h–параметров по статическим характеристикам
- •3.7. Малосигнальная модель транзистора
- •3.8. Моделирование транзистора
- •3.9. Частотные свойства транзисторов
- •3.10. Параметры биполярных транзисторов
- •Глава 4 полевые транзисторы
- •4.1. Полевой транзистор с управляющим p-n переходом
- •Статические характеристики
- •4.2. Полевые транзисторы с изолированным затвором
- •4.2.2. Статические характеристики мдп-транзистора с
- •4.3. Полевые транзисторы со встроенным каналом
- •4.4. Cтатические характеристики транзистора со
- •4.5. Cпособы включения полевых транзисторов
- •4.6. Полевой транзистор как линейный четырехполюсник
- •4.7. Эквивалентная схема и частотные свойства
- •4.8. Основные параметры полевых транзисторов
- •Глава 5 полупроводниковые переключающие приборы
- •5.1. Диодный тиристор
- •5.2. Триодный тиристор
- •5.3. Симметричные тиристоры (симисторы)
- •5.4. Параметры тиристоров
- •Глава 6 электронно-лучевые приборы
- •6.1. Электростатическая система фокусировки луча
- •6.2. Электростатическая отклоняющая система
- •6.3. Трубки с магнитным управлением электронным лучом
- •6.4. Экраны электронно-лучевых трубок
- •6.5. Система обозначения электронно-лучевых трубок
- •6.6. Осциллографические трубки
- •6.7. Индикаторные трубки
- •6.8. Кинескопы
- •6.9. Цветные кинескопы
- •Глава 7 элементы и устройства оптоэлектроники
- •7.1. Источники оптического излучения
- •7.2. Характеристики светодиодов
- •7.3. Основные параметры светодиодов
- •7.4. Полупроводниковые приемники излучения
- •7.5. Фоторезисторы
- •7.6. Характеристики фоторезистора
- •7.7. Параметры фоторезистора
- •7.8. Фотодиоды
- •7.9. Характеристики и параметры фотодиода
- •7.10. Фотоэлементы
- •7.11. Фототранзисторы
- •7.12. Основные характеристики и параметры фототранзисторов
- •7.13. Фототиристоры
- •7.14. Оптопары
- •7.15. Входные и выходные параметры оптопар
- •7.16. Жидкокристаллические индикаторы
- •Параметры жки
- •Глава 8 элементы интегральных микросхем
- •8.1. Пассивные элементы интегральных микросхем
- •8.1.1. Резисторы
- •8.1.2. Конденсаторы
- •8.1.3. Пленочные конденсаторы
- •8.2. Биполярные транзисторы
- •8.3. Диоды полупроводниковых имс
- •8.4. Биполярные транзисторы с инжекционным питанием
- •8.5. Полупроводниковые приборы c зарядовой связью
- •Применение пзс
- •Параметры элементов пзс
- •Глава 9 основы цифровой техники
- •9.1. Электронные ключевые схемы
- •9.2. Ключи на биполярном транзисторе
- •9.3. Ключ с барьером Шотки
- •9.4. Ключи на мдп транзисторах
- •9.5. Ключ на комплементарных транзисторах
- •9.6. Алгебра логики и основные её законы
- •9.7. Логические элементы и их классификация
- •Классификация ис по функциональному назначению
- •Классификация ис по функциональному назначению
- •9.8. Базовые логические элементы цифровых
- •9.9. Диодно–транзисторная логика
- •9.10. Транзисторно–транзисторная логика (ттл)
- •9.11. Микросхемы ттл серий с открытым коллектором
- •9.12. Правила схемного включения элементов
- •9.13. Эмиттерно–связанная логика
- •9.14. Интегральная инжекционная логика (и2л)
- •9.15. Логические элементы на мдп-транзисторах
- •9.16. Параметры цифровых ис
- •9.17. Триггеры
- •Параметры триггеров
- •9.18. Мультивибраторы
- •9.18.1. Мультивибраторы на логических интегральных элементах
- •9.18.2. Автоколебательный мультивибратор с
- •9.18.3. Автоколебательные мультивибраторы с
- •9.18.4. Ждущие мультивибраторы
- •Глава 10 аналоговые устройства
- •10.1. Классификация аналоговых электронных устройств
- •10.2. Основные технические показатели и характеристики аналоговых устройств
- •10.3. Методы обеспечения режима работы транзистора в каскадах усиления
- •10.3.1. Схема с фиксированным током базы
- •10.3.2. Схема с фиксированным напряжением база–эмиттер
- •10.3.3. Схемы с температурной стабилизацией
- •10.4. Стабильность рабочей точки
- •10.5. Способы задания режима покоя в усилительных
- •10.6. Обратные связи в усилителях
- •10.6.1. Последовательная обратная связь по напряжению
- •10.6.2. Последовательная обратная связь по току
- •10.7. Режимы работы усилительных каскадов
- •10.8. Работа активных элементов с нагрузкой
- •10.9. Усилительный каскад с общим эмиттером
- •10.10. Усилительный каскад по схеме с общей базой
- •10.11. Усилительный каскад с общим коллектором
- •10.12. Усилительные каскады на полевых транзисторах
- •10.12.1. Усилительный каскад с ои
- •10.12.2. Усилительный каскад с общим стоком
- •10.13. Усилители постоянного тока
- •Глава 11 Дифференциальные и операционные усилители
- •11.1. Дифференциальные усилители
- •11.2. Операционные усилители
- •11.3. Параметры операционных усилителей
- •11.4. Амплитудно и фазочастотные характеристики оу
- •11.5. Устройство операционных усилителей
- •11.6. Оу общего применения
- •11.7. Инвертирующий усилитель
- •11.8. Неинвертирующий усилитель
- •11.9. Суммирующие схемы
- •11.9.1. Инвертирующий сумматор
- •11.9.2. Неинвертирующий сумматор
- •11.9.3. Интегрирующий усилитель
- •11.9.4. Дифференцирующий усилитель
- •11.9.5. Логарифмические схемы
- •11.9.6. Антилогарифмирующий усилитель
- •Глава 12 компараторы напряжения
- •Глава 13 Цифро-аналоговые преобразователи
- •13.1. Параметры цап
- •13.2. Устройство цап
- •Глава 14 Аналого-цифровые преобразователи
- •14.1. Параметры ацп
- •14.2. Классификация ацп
- •14.3. Ацп последовательного приближения
- •ЛитературА
9.6. Алгебра логики и основные её законы
В схемах импульсной техники для обработки и преобразования информации используются цифровые методы. Используемые в схемах сигналы близки по форме к прямоугольным и имеют два фиксированных уровня напряжения, уровню высокого напряжения приписывается символ "1" (истинность), а уровню низкого напряжения – символ "0" (ложь). При анализе импульсных устройств используется двоичная система счисления. Математическим аппаратом анализа и синтеза цифровых систем служит алгебра логики (булева алгебра), оперирующая логическими связями и зависимостями. Основные положения алгебры логики разработал в XIX веке английский математик Джордж Буль. Значения двоичных сигналов 0 и 1 не дают количественной оценки состояния переменных или состояния их функций, поэтому эти символы нельзя рассматривать как арифметические числа. В связи с этим алгебра логики является алгеброй состояний, а не алгеброй чисел.
Функция двоичных переменных, принимающая значения "1" и "0", называется логической функцией (переключательной, функцией алгебры логики).
Элементарными логическими функциями являются: логическое сложение (дизъюнкция), логическое умножение (конъюнкция), логическое отрицание (инверсия).
Аналитические формы записи функций позволяют получить основные законы алгебры логики отдельно для операций логического умножение и сложения (И и ИЛИ).
1. Переместительный закон (закон коммутативности)
X1X2 = X2X1; X1+X2 = X2+X1.
2. Распределительный закон (закон дистрибутивности логического умножения по отношению к сложению)
(X1+X2)X3 = X1X3+X2X3.
3. Сочетательный закон (закон ассоциативности)
(X1X2)X3 = X1(X2X3) (X1+X2)+X3 = X1+(X2+X3)
4. Законы повторения (тавтологии)
XX = X; X+X = X.
5. Законы поглощения
X1(X1+X2) = X1; X1+X1X2=X1.
6. Законы отрицания:
а) закон дополнительности
; ;
б) закон дуальности ‑ правило де Моргана (инверсия суммы переменных есть произведение их инверсий)
; ;
в) закон двойного отрицания
.
7. Законы склеивания
; .
8. Законы универсального множества
X1 = X; X+1 = 1.
9. Законы нулевого множества
X0 = 0; X+0 = X.
Логическая функция может быть выражена словесно, в алгебраической форме и переключательной таблицей (таблицей истинности).
ЛОГИЧЕСКОЕ СЛОЖЕНИЕ (дизъюнкция, операция ИЛИ) на языке электронной схемы означает наличие напряжения на выходе схемы, при наличии на одном из входов напряжения:
или y = x1+x2.
Кроме символа "+", для дизъюнкции употребляется символ "", т.е. y = x1x2
На рис. 9.8 представлены схемы, реализующие операцию ИЛИ. Так, если оба ключа разомкнуты (рис. 9.8,а), то напряжение на выходе равно нулю. Если положительный сигнал поступает хотя бы на вход одного из диодов (рис. 9.8,б), диод открывается, и сигнал поступает на выход схемы.
Если число входных сигналов логического элемента ИЛИ меньше числа входов, то неиспользуемые входы заземляют.
ЛОГИЧЕСКОЕ УМНОЖЕНИЕ (конъюнкция, операция И) означает в электронной схеме наличие напряжения на выходе, при наличии всех входных сигналов.
или y = x1·x2.
Для обозначения конъюнкции часто используют символ или &, т.е. y=x1x2.
На рис. 9.9 представлены схемы, реализующие операцию И. Элемент И является схемой совпадения: сигнал "1" на выходе схемы появляется при совпадении сигналов "1" на всех его входах.
При нулевом значении сигнала хотя бы на одном из входов (рис. 9.9,б) соответствующий диод открывается. Напряжение на выходе определяется падением напряжения на открытом диоде, которое определяет значение логического нуля. Если на все входы поступает сигнал логической "1", диоды закрываются. Напряжение на выходе будет равно Uип·R2/(R1+R2), определяющее логическую "1".
На практике, если число входных сигналов логического элемента И меньше числа входов, то неиспользуемые входы подсоединяют к положительному выводу источника питания +Uип.
ЛОГИЧЕСКОЕ ОТРИЦАНИЕ (инверсия, операция НЕ) означает, что состояние на выходе схемы противоположно состоянию на ее входе.
и читается: (Uвых не Uвх). Эта операция реализуется с помощью транзисторного ключа.
Схемотехническая реализация многообразия цифровых ИМС основана на типовых базовых функциональных элементах, реализующих простейшие логические функции: И, ИЛИ, НЕ, ИЛИ–НЕ, И–НЕ (одноступенчатая логика). Микросхемы, выполняющие только логические функции ИЛИ–НЕ или И–НЕ, называют основными логическими элементами.
Условное обозначение логического элемента ИЛИ–НЕ и его таблица истинности представлены на рис. 9.10.
ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ ИЛИ–НЕ образуется путем отрицания результатов, полученных при выполнении операции ИЛИ (рис. 9.10,в). При входных сигналах, равных единице, сигнал на выходе соответствует логическому нулю, а при нулевых сигналах на всех входах сигнал на выходе равен "1" (таблица истинности рис. 9.10,в).
Алгебраическая запись операции ИЛИ–НЕ следующая:
Инверсию логической суммы двух величин называют стрелкой Пирса:
.
ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ И–НЕ. Условное обозначение логического элемента И–НЕ и его таблица истинности представлены на рис. 9.11.
Функция И–НЕ образуется путем отрицания результата, получаемого при выполнении операции И. Число входов элемента И–НЕ определяется числом аргументов функции И–НЕ. При подаче логического нуля на один из входов на выходе образуется логическая единица. Если на всех входах действует логическая единица, то сигнал на выходе равен логическому нулю. Логическая операция И–НЕ записывается следующим образом
Инверсию логического произведения двух и более аргументов называют штрихом Шеффера:
.
Л огические элементы И, ИЛИ, И–НЕ, ИЛИ–НЕ и другие обладают свойством двойственности. Оно заключается в том, что если логический элемент при положительной логике выполняет операцию, например И–НЕ, то он же при отрицательной логике выполняет операцию ИЛИ–НЕ и наоборот (рис. 9.12).
Свойство двойственности указывает на то, что любое цифровое устройство можно без изменения функциональных связей строить как на элементах И–НЕ, так и на элементах ИЛИ–НЕ. Различие состоит в том, что логические уровни напряжений на всех входах и выходах изменяются на противоположные.
Функциональные элементы, реализующие логические функции И–ИЛИ, ИЛИ–И, НЕ–И–ИЛИ, И–ИЛИ–НЕ, И–ИЛИ–И и другие, составляют двухступенчатую логику.