6. Выводы.
7.Контрольные тесты.
1.Триггеры предназначены для:
а) формирования импульсных сигналов;
б) для повышения мощности входного U;
в) для хранения информации и деления частоты..
2. Основное отличие триггеров от мультивибраторов заключается:
а) в отсутствии в схемах триггеров цепей подачи смещения на транзисторы;
б) в отсутствии в схемах триггеров времязадающих конденсаторов;
в) в отсутствии цепей термостабилизации.
3. Укажите характерные для триггеров стадии переключения:
а) рассасывание и формирование среза импульса;
б) рассасывание, подготовка, опрокидывание и установка.
в) установление, сброс и диффузия.
4. Укажите характерные для триггеров связи между транзисторами:
а) эмиттерно-базовые связи;
б) коллекторно-эмиттерные связи;
в) коллекторно-базовые связи.
5. Укажите основной функциональный узел ГИ:
а) выпрямитель;
б) стабилизатор;
в) мультивибратор;
г) усилитель.
Лабораторная работа № 8.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
1.Цель работы.
Овладение методиками и приобретение практических навыков исследования элементов цифровых логических элементов .
2.Приборы, макеты, программы
-Компьютер ACER;
- Программа Multisim 10.
3.Теоретические основы. Основные логические элементы.
В алгебре логики истинность суждения (высказывания) обозначают символом "I", а ложное-"0". Значение параметров электронных элементов необходимо перевести на язык алгебры логики ("0" или "I"). Значение параметров можно задавать уровнем напряжения или полярностью импульсов.
Если сигналы подаются в виде высокого и низкого напряжения, то такой способ подачи сигнала называть потенциальным. Логика называется положительной, если высокому потенциалу приписывается "I", а низкому "ноль" "0".
Логика называется отрицательной, если высокому потенциалу приписывается «0»,а низкому «1»
Если сигнал подают в форме импульса, то такой способ подачи называют импульсным. Наличие импульса – «1», отсутствие - «0». Это положительная логика. Если наоборот- отрицательная логика.
Любые логические операции можно выполнить с помощью трех основных и простых логических элементов(базисных логических функций), выполняющих операции:"И"- логическое умножение (конъюнкция); "НЕ"- логическое отрицание (инверсия);"ИЛИ"-логическое сложение (дизъюнкция).Функционально полную систему могут обеспечить составные (комбинированные) логические элементы, выполняющие логические операции: "И-НЕ"- отрицание конъюнкции;"ИЛИ-НЕ"- отрицание дизъюнкции.
Логические элементы в дискретном исполнении
Базисные логические функции(логические элементы) могут быть представлены как в дискретном исполнении, так и методами интегральной технологии. Базисные логические функции(логические элементы) «И», «ИЛИ» и «НЕ» могут выполняться на диодах, резисторах, биполярных полевых транзисторах. В соответствии с конструкцией построения логических элементов различают резисторно-транзисторную логику(РТЛ), диодно-транзисторную(ДТЛ), транзисторно-транзисторную логику(ТТЛ), а также логику на полевых транзисторах(«р»-канальная-рМОП, «n»-nМОП), комплементарную (КМДП) и динамическую (МОП).
Логический элемент "НЕ" (логическое отрицание).
Логический элемент "НЕ" имеет один вход и один выход. Условно обозначается в схемах:
Таблица истинности операции "НЕ" имеет вид:
X |
Y |
0 |
1 |
1 |
0 |
Логический элемент " НЕ" представляет собой усилительный каскад на транзисторе, включенном по схеме ОЭ и работает в ключевом режиме. На вход подаются положительные сигналы в положительной логике. Используется транзистор типа n-p-n (рис.1).
Рис. 1. Электронная схема реализующая логический элемент "НЕ".
Допустим,
что транзистор VT
закрыт
отрицательным потенциалом на базе от
-Еб. Если на "Вх"
подать низкий потенциал, соответствующий
"0"
,
то VT
остается закрытым, а при этом Iк=0
и
.
Следовательно,
на выходе будет высокое напряжение
соответствующее "I".
Если
на “Вх” подать высокий положительный
потенциал соответствующий "I",
то VT
будет
в состоянии насыщения и
.Такой
логический элемент еще называют
"инвертором".
Логический элемент "И" (логическое умножение).
Обозначается
.
Элемент имеет как минимум два входа и
один выход. Условное
обозначение элемента “И”:
Таблица истинности операции «И» имеет вид:
-
X1
X2
Y
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Схема двухходового элемента «И» на биполярных транзисторах показана на рис .2.
Рис.2. Электронная схема, реализующая логический элемент «И».
Из схемы (рис. 2) видно, что транзисторы VT1 и VT2 соединены последовательно и электрический ток может протекать тогда, когда открыты оба транзистора. В том случае, когда один из транзисторов будет закрыт, то на входе напряжение будет равно «0», что соответствует таблице истинности. Этот логический элемент называется конъюктор.
Логический элемент «ИЛИ» (логическое сложение)
Обозначается:
.
Таблица истинности операции «ИЛИ» имеет вид:
-
X1
X2
Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
Рис.3. Электронная схема, реализующая логический элемент «ИЛИ».
Схема
элемента «ИЛИ» выполнена на биполярных
транзисторах (технология
транзисторно-транзисторной логики).
Если на входы
и
не подается напряжение, то TV1
и TV2
заперты и на
(на выходе) нет напряжения, и это
соответствует тому, что на выходе
логический «0». Если на один вход или на
оба входа подается положительное
напряжение (логическая «1»), то один или
оба транзистора открываются и на выходе
появляется положительное напряжение,
отображающее «1», что соответствует
таблице истинности. Этот логический
элемент еще называют дизъюнкцией.
Логический элемент «И-НЕ»(отрицание умножения, штрих Шеффера)
Условное обозначение в схемах.
Таблица истинности операции “И-НЕ” имеет вид:
X1 |
X2 |
Y |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Рассмотрим схему «И-НЕ» транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) (элемент Шеффера, рис.4)
Рис.4. Электронная схема, реализующая логический элемент «И-НЕ» (выполнена в ТТЛ).
Данная схема предназначен для работы от сигналов в виде напряжений, отрицательной полярности в отрицательной логике. (рис 14-15)
При
отсутствии сигналов на входах схемы,
и
заперты
положительным смещением
,
тока нет и на выходе
(то
есть «I»).Когда
на входы одновременно будут поданы
(
то есть «I»)
и
,
то V
и V
откроются и на выходе
.Если
на ВхI
подать «0», а на Вх2 –«1», то
будет заперт, а
открыт, тока в цепи нет и
(логическая «1»). Если на ВХ1 подать «1»,
а на ВХ2 – «0», то на выходе также
(логическая
«1»)
Логический элемент «ИЛИ-НЕ»(отрицание сложения элемент Пирса).
Условное обозначение в схемах (логического элемента «ИЛИ-НЕ»)
Таблица истинности логического элемента «ИЛИ-НЕ»
-
X1
X2
Y
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
Рассмотрим схему элемента «ИЛИ-НЕ» (рис.5)
Рис.5. Электронная схема, реализующая логический элемент «ИЛИ-НЕ».
Схема работает от сигналов в виде напряжений отрицательной полярности в отрицательной логике. Схема выполнена на транзисторе и работает как логический элемент "НЕ" с несколькими входами (не менее двух).
При
отсутствии на входах сигналов транзистор
заперт положительным смещением +Еб
на
базе, тогда Iк=0
и Uвых
= -Ек (т.е. "I").
Когда на любой из входов поступит сигнал
Ubx
=
Uo
(т.е. "I"),
то транзистор отпирается и Uвых
0
(т.е. "О") и т.д. Здесь чаще всего
используют МОП-транзисторы,
т.к. у них высокая степень интеграции и
повышенная помехоустойчивость.Основываясь
на законах алгебры логики можно любой
логический элемент заменить устройством,
собранных только на двухходовых элементах
И-НЕ.
1).
Операция «НЕ»,
,
Таблица истинности операции «НЕ».
-
у
0
0
1
1
1
0
2).
Операция «И»,
Таблица истинности операции «И».
Х1 |
Х2 |
И1 |
НЕ(у1) |
И2 |
НЕ (у) |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
3).
Операция «ИЛИ»,
Таблица истинности операции «ИЛИ».
Х1 |
Х2 |
И1 |
И2 |
И1 |
И2 |
И3 |
У(или) |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
4).
Операция сложения по модулю два
(исключающее ИЛИ),
Таблица истинности операции «исключающее ИЛИ».
Х1 |
Х2 |
И1 |
И2 |
И1 |
И2 |
И3 |
И4 |
И3 |
И4 |
И |
НЕ(У) |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |