Современные логические элементы строятся на базе сложной микроэлектронной техники (на микросхемах). Они имеют в своем составе большое количество резисторов, диодов, транзисторов и других элементов.
Но для того, чтобы понять принцип работы основных логических элементов, достаточно рассмотреть их упрощенные схемы на одном, двух или трех биполярных транзисторах.
Будем считать, что логическим нулем «0» является малое отрицательное напряжение (-0,4 В), а логической единицей «1» является большое отрицательное напряжение (-4,5 В). Эти напряжения измеряют на входах и выходах логических элементов относительно общего провода (┴).
Во всех рассматриваемых далее схемах логических элементов в исходном состоянии на базы транзисторов VT1и VT2 подается положительное напряжение смещения Uсм = +2 В через резисторы R, R1 и R2. Поэтому, в исходном состоянии транзисторы заперты, а напряжение на их коллекторах большое отрицательное (Uк ≈ -Ек = -4,5 В).
Логический элемент НЕ Вых
Вх
В исходном состоянии транзистор VT1 заперт положительным напряжением смещения Uсм, поэтому напряжение на коллекторе VT1 равно-4,5 В. При подаче на вход Х логического нуля «0» суммарное напряжение на базе транзистора
Uб =Uсм+Uвх= +2 - 0,4 = +1,6 В.
Поэтому транзистор остается запертым, напряжение на его коллекторе -4,5 В, а значит, на выходе Уприсутствует логическая единица «1».
При подаче на вход Хлогической единицы «1» суммарное напряжение на базе
Uб=Uсм+Uвх= +2 - 4,5 = -2,5 В. Транзистор открывается, напряжение на его коллекторе резко уменьшается до -0,4 В. Следовательно, на выходе У логический «0».
Логический элемент 2 И
В исходном состоянии транзисторы VT1 и VT2 заперты положительным напряжением смещения Uсм, напряжение на коллекторе VT1, а значит и на базе VT3 равно-4,5 В. Поэтому, транзистор VT3 открыт, напряжение на его коллекторе -0,4 В, значит на выходе У логический «0».
Если и на вход Х1 ина вход Х2подать логические единицы, то суммарное напряжение на их базах Uб =Uсм+Uвх= +2- 4,5= -2,5 В. ТранзисторыVT1 и VT2 открываются, напряжение на коллекторе VT1 становится равным -0,4 В, поэтому VT3 закрывается. Напряжение на коллекторе VT3 увеличивается до -4,5 В, а значит, на выходе У «1».
Если хотя бы на один из входов или на оба входа подается «0», то хотя бы один из транзисторов VT1 или VT2 остается запертым, VT3 открыт, напряжение на его коллекторе -0,4 В, следовательно, на выходе У в этих случаях «0».
Логический элемент 2 ИЛИ
В исходном состоянии VT1 и VT2 заперты положительным напряжением смещения Uсм , напряжение на коллекторах VT1 и VT2, а значит и на базе VT3 равно-4,5 В. Поэтому, транзистор VT3 открыт, напряжение на его коллекторе -0,4 В, значит на выходе У логический «0».
Если хотя бы на один из входов Х1 или Х2или на оба входаподать логические единицы, то суммарное напряжение на их базах U
б =U
см+U
вх= +2- 4,5= -2,5 В, хотя бы один из транзисторов VT
1 или VT
2 или оба транзистора откроются, напряжение на базе VT
3 уменьшится до -0,4 В. VT
3 закроется, напряжение на его коллекторе возрастает до -4,5 В, а значит, на выходе У в этих случаях логическая «1». Если на оба входа подать «0», то VT
1и VT
2 остаются запертыми, а VT
3 – открыт, а значит, на выходе У – «0».
СР Логический элемент 2И-НЕ (Описать принцип работы)
СР
Логический элемент 2ИЛИ-НЕ (Описать принцип работы)
Логический элемент «Память»
Выход
Если необходимо на какое-то время запомнить сигнал логической единицы «1», то этот сигнал подается на вход Х1. На выходе У1 будет сигнал логического «0», который поступает на вход Х4. На выходе У2 получаем сигнал логической единицы «1», который по цепи обратной связи поступает на вход Х3.Теперь, какой бы сигнал не поступал на вход Х1 («0» или «1»), на выходе У2 всегда будет логическая «1». Таким образом, сигнал логической единицы «1» запоминается.
Для того, чтобы очистить память, достаточно на вход Х2 подать логическую «1», тогда на выходе У2 получаем сигнал логического нуля «0», который по цепи обратной связи поступает на вход Х3.Схема готова для записи новой информации.
ЗАЧЕТ ПО МОДУЛЮ 2.3.
Модуль 2.4. Стабилизаторы напряжения.
