Материал: Физические основы и схемотехника электронных устройств автоматики. Гиоргадзе А.L., Кириллов Ю.В

Элемент «Неравнозначность». На выходе элемента «Не-

равнозначность» должна быть логическая 1, если на входах присутствуют неравнозначные логические переменные 1, 0 или 0, 1.

На рис. 3.28 (а, б, в) приведены функциональные схемы и аналитические выражения элемента «Неравнозначность» в базисах И, ИЛИ, НЕ; И – НЕ и ИЛИ – НЕ, соответственно.

y x1 x2 x1x2

Рис. 3.28(а)

y x1 x2 x1 x2

Рис. 3.28(б)

61

y x1 x2 x1 x2

Рис. 3.28, в

Условное графическое обозначение элемента «Неравнозначность» имеет вид

Наращивание числа входов требует использования большего количества элементов.

Элемент «Запрет». На выходе элемента «Запрет» должна быть логическая 1, если на информационном входе присутствует

логический сигнал x1 1, а на запрещающем входе – логический

сигнал x2 0 .

Функция, реализуемая таким элементом, имеет вид

y x1 x2 .

На рис. 3.29 приведена схема элемента «Запрет», реализованная в базисе И, ИЛИ, НЕ.

Рис. 3.29

Условное графическое изображение элемента «Запрет» имеет вид

62

Запрещающий вход x2 отмечен, как инверсный – кружком.

3.4.7. Графическое изображения логических элементов

Рассмотрим принятые и используемые в настоящее время некоторые графические изображения логических элементов.

Логические функции простейших ЛЭ записываются как 2И (конъюнктор), 2ИЛИ (дизъюнктор), где цифра 2 показывает количество входов.

Логические элементы, изображенные на рис. 3.30, реализуют логические функции:

а) 2И-НЕ

б) 3ИЛИ-НЕ

в) 2-2И-2ИЛИ-НЕ

г) 2-4И-2ИЛИ-НЕ

Рис. 3.30

3.5. Базовые логические элементы основных серий цифровых ИМС

Цифровые интегральные схемы (ЦИС) выпускают сериями. ЦИС одной серии имеют единое конструктивно – технологическое исполнение. Применение ЦИС одной серии исключает необходи-

63

мость в дополнительных согласующих элементах. Большинство серий относятся к потенциальным.

Всерии может быть несколько ЦИС одного вида, различающихся, например, числом входов или нагрузочной способностью.

Разработка каждой серии ЦИС начинается с базового логического элемента – основы всех элементов, узлов и устройств серии. Обычно это элементы И – НЕ, ИЛИ – НЕ.

Внастоящее время наблюдается интенсивное развитие серии ЦИС, построенных на основе транзисторно – транзисторной логики (ТТЛ), эмиттерно – связной логики (ЭСЛ), МДП – логики, КМОП – логики и т.д., которые вытесняют серии резисторно – транзисторной логики (РТЛ) и диодно – транзисторной логики

(ДТЛ).

Всякая ЦИС, реализующая сложную логическую функцию, представляет совокупность элементов И – НЕ или ИЛИ – НЕ. По схемотехнической структуре эти элементы и, составляемые ими более сложные микросхемы, делятся на ряд типов. Для всех ЦИС, данных выше типов, элемент И – НЕ (ИЛИ - НЕ) является базовым.

3.5.1.Базовый ТТЛ – элемент И – НЕ

ВТТЛ – схемах базовым элементом является схема И – НЕ. На основе этой схемы можно реализовать любую логическую функцию.

Рассмотрим работу базового элемента ТТЛ – логики, реализующего логическую функцию И – НЕ:

ТТЛ схемы – это результат развития ДТЛ схем благодаря замене матриц диодов многоэмиттерным транзистором (МЭТ).

МЭТ – интегральный элемент, объединяющий свойства диодных логических схем и транзисторного усилителя. МЭТ имеет несколько эмиттеров, которые не имеют прямого взаимодействия через разъединяющий их участок пассивной базы. МЭТ аналогичен нескольким транзисторным структурам с общим коллектором, взаимодействующих друг с другом только за счет движения основных носителей заряда.

64

Кмикросхемам ТТЛ относятся серии К 131; К 155 (стан-

дартная);

К134; К 531 и К 555 (микросхемы ТТЛШ на основе диодов

Шоттки);

К1531 и К 1533 (микросхемы, в которых использованы интегральные транзисторы Шоттки с очень малым объемом коллекторной области, чем реализовано практически предельное быстродействие). Микросхемы ТТЛ взаимозаменяемы.

На рис. 3.31 приведена схема базового элемента И – НЕ стандартной серии К 155, которая активно применялась из-за широкой номенклатуры и малой себестоимости.

В микросхемах серии К 155 используется напряжение питания +5В и система кодировки:

-логическая 1 соответствует напряжению U 2,4B ;

-логический 0 соответствует напряжению U 0 0,4B .

Рис. 3.31

65