Гусев - Электроника (944138), страница 108
Текст из файла (страница 108)
С„. И только после окончания их перезарядки переходный процесс закончится и напряжение на выходе станет установившимся. Таким образом, переходные процессы зстирания и отпирания транзисторного ключа ни полевом транзисторе сопровождаются импульсами в выводной цепи. Они совпадают с полярностью управляющего сигнала, пропорциональны е.иу по величине и зидерживают молиент начала изменения выходного напряжения на врельч г, в сторону, определяемунз полярностью управляющего сигнала.
Очевидно, что размах и форма импульсов зависят как от параметров полевого транзистора, так и ог значения и формы управляющего напряжения. Для уменьшения длительности переходных процессов следует применять транзисторы, имеющие малые емкости Сяо С„, С„„причем емкости С„, и С,, играют более существенную роль из-за сравнительно больших сопротивлений, через которые осуществляется их перезарядка. Емкость нагрузки, подключенной к выходу, эквивалентна увеличению емкости С,.„.
Поэтому в быстродействующих ключах в качестве нагрузки целесообразно использовать чисто активные сопротивления, В ключах на дискретных полевых транзисторах длительность переходных процессов составляет доли мкс несколько мкс, Успехи интегральной технологии позволили создать интегральные ключевые схемы с длительностью переходных процессов в десятки — сотни нс, которые успешно работают на частотах 3 — -5 Мрц, Это в основном касается КМОП-ключей, в которых перезарядка емкостей нагрузки и С„.„осуществляется через сравни ~ ельно малые сопротивления каналов транзисторов Л,„„,„.
Для аналоговых ключей существенное значение имеют выбросы, проникающие в цепь коммутируемых сигналов. Для 533 их уменыпения применяют схемотехнические приемы. Так. например, в схеме рис. 7.23, в ключи !'Т! и ГТ2 управляюзся напряжеииями противоположной полярности. Это приволи ~ к появлению разнополярных импульсов, козорые при идентичных транзисторах и равных по модулю управляющих сигналах компенсируют лруг друга.
Такая компенсация оказалась Лостаточно эффективной и гцироко используется в аналоговых интегральных ключах и мультиплексорах. ГЛАВА 8 ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, ТРИГГЕРЫ, АВТОГЕН ЕРАТОРЫ з ВЛ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ Логическими элементами (ЛЭ) называются функциональные устройсгва, с помощью которых реализуются элементарные логические функции. Они обычно используются лля построения сложных преобразователей цифровых сигналов комбинационного типа. В комбинационных устройствах отсутствует впутренняя память.
Сипщлы на их выходах в любой момент однозначно определяются сочетаниями сигналов на входах и не зависят от предыдущих состояний схемы. Характерной особенностью комбинационных устройств является отсутствие петель обратной связи. Современные логические элементы выполняются в виде микросхем различной степени сложности. В алгебре логики оперируют фунламентальным понятием «высказывапиел. под которым понимают какое-либо утверждение о любом предмете. Г1ри этом высказывания оцениваки только с точки зрения их истинности или ложности без каких-либо промежуточных градаций.
Если высказывание соответствует истине, оно имеет значение истинности, равное единице. а если пе соответствует. то нулю. Поэтому все переменные в алгебре логики принимают ~олько два зпачения: ! или О, а любые математические действия иал этими переменными обеспечивают получение результатов в виде 1 либо О. Логические элементы дают возможность изображать логические переменные с помощью электрических сигналов (напряжения или тока). Обычно наличие сигнала соответствует цифре 1, а е~ о о гсутствие - - О. Высказывания бывакн простыми и сложными. Если значение истинности не зависит от других высказываний, оно называется прост ым, Если же значение исгинцости зависит от значепий истиц»ости составляюьцих его высказыва»ий. то со ож и ы м. Любую логически слож-, 17~ '~~ ! " г ную функцию, отражающую сложное высказы- г а1 8=Х г У г У или Г=-ХУУ, 18.
1) где Х, У; У лог ические переменные, которые могут иметь только два значения: 1 нли О. На струкзурных схемах логический элемент, выполняющий функцию И„обозначают в виде прямоугольника„внугри которого имеегся символ о, 1энд) !рис, 8.1, а), Логический элегиеьчл ИггИ реализует функцию логического сложения.
При логическом сложении сложное высказывание истинно, если истинно хотя бы одно из составляющих его простых высказываний. Элемент, выполняющий функцию ИЛИ, имеет несколько входов и один выход. Сигнал логической единицы появляется на выходе такого устройства в том случае. если хотя бы на олин из входов подана логическая единица. Эту операцию называют иногда дизъюнкцией или собиранием. а соответствующий элемегп — дизъюнк гором или собирательной схемой.
Функпию логического сложения математически записываюг в виде Г=Х+ Г-~-У или г=-Х м У м У. 18.2) Схему ИЛИ обозначаюэ прямоугольником с символом 1 внутри него (рис. 8,1, б). ванне, можно реализовать И к "'в" ггг' используя три типа логических элемеьп ов: И, ИЛИ. НЕ. 1хг цгвг Лоеггчетий эвгеэгеггт И реализует операцию ло- вх,„ гического умножения 1коньюнкции). смысл которого ОЯ зак:почве гся в том. что Омг сложное высказывание истинно только в гом случае, если истинны все составляющие его простые высказывания. 'Этот элемент вы- рвв Х ! Оботавчсния логвввехвх злвмвяполняют в виде устройсг ва ~рвммн Ллв опрсасввввя врв" гснв вгв имегощего несколько входов лвртккв рввврвстрвнвнив и один выход.
Сигнал логической единицы появляется на выходе такой схемы только в том случае, если на все входы поданы сипгалы, соответствующие единице. Поэтому логический элемент И часто называют схемой совпадений или конъюнктором. Функцию логического умножения матем;пически записывают в виде Логичс ский элемессос НЕ реализует функцию логического отрицания. Смысл отрицания заключается в гокмц что сложное высказывание истинно, когпа определенное высказывание ложно, и соответственно ложно, если это высказывание истинно. Сигнал, соответствующий единице на выходе устройства, появляется тогда, когда на вход подан сигнал логического нуля. В соответствии с выполняемой операцией инверсии элемент НЕ иногда пазы вагот и н в е р т о р о м. Логическое отрицание обычно обозначают сплошной линией над соответствующими логическими переменными, например (8.3) Инверсия по выходу (входу) обозначается кружком (О) в контуре прямоугольника, изображающем схему (рис.
8.1, о). Инверсию логической суммы лвух величин называют стрелкой Пирса: Е=Х+ с или Г=Хт У, (8.4) а логического произведения --штрихом Шеффера: Г=Х Г или Е=Хс'У. (8. 5) В ряде случаев в качестве самостоятельносо функционального узла рассматривают и логические элементы исключающие ИЛИ или сложения по модулю 2. Это логические устройства, реализующие более сложное высказывание, которое характеризуется соотношениями ХО+О=Х; ХО+Х=О; ХО»-! =Х; Х+Х=1, (8.6) где Х вЂ” значение входных величин; О+ — обозначение операции сложения по модулю 2 (может бьсть также '7, Ь,, яс). При проектировании устройств с логическими элементами пользуются аксиомами и законами булевой алгебры, Аксиомы: 1) 0.1=1; 2) 1 0=0 1=0; 3) 1 1=1; 4) 1+1=1; 5) 0+1=1+0=1; 6) 0+0=0.
Зиконы: 1) нереместительный ХсХз=ХхХс; 2) сочетательный Хс(ХзХз)=(ХсХз)Хэ=ХсХзХ,„. 3) повторения (тавтологии) ХХ= Х, Х»- Х= Х; 4) обращения: если Х, =Хм то Х, =Хз; 5) двойной инверсии х=Х; 6) нулевого множества Х 0 = 0; Х+0 = Х; 7) универсального множества Х ! .=.Х; Х+1 =1; 8) лополнительности Х Х=О; Х+ Х=1; 9) распределительный Х, (Хз+ Х, ) = Х, Х, + Х, Хз; 10) поглощения Х,+Х,Х,=Х,; Х,(Х,+Хс)=Хс; 11) склеиваний (Хс+Хз)(Хс+Хз)=Х,; Х,Х,+Х,Х,=Х,; 12) инверсии ХсХз=Хс+Хз; Х, +Хз=Хс Х,, Два возможных состояния выходного нарамегра логического элемента могут быть представлены двумя уровнями выходного напряжения или появлением и непоявлением выходных импульсов в определенные промежутки времени.
В первом случае имеет место потенциальный спосоо исдонцч лоеичесссит переменных, во втором — исипульсньсй. При потенциальном способе задания различают положительную и отрицательную логику. При полооссительосой логике высокий уровень выходного сигнала соответствует единице (1), а низкий нулю (0)„п при отрииательссой высокий уровень соответствует нулю (О), а низкий — единице (1). На принципиальных схемах логические элементы изображают прямоугольником (основное поле), в верхней части которого указан символ функции (ос или 1) (рис. 8.1, а в).
Входы показывают с левой стороны, а выходы с правой. Допускается другая ориентация прямоугольника, при которой выходы показываются снизу, а входы -.сверху. Знак инверсии О моькет быть показан и у входного вывода. Это означает, что в цепи входа установлен логический элемент НЕ, Соответствующий сигнал на выходе появляется в том случае, если на гаком инверсном входе имеется логический О, а не логическая как это наблюдается прн прямом входе. Шины н провода, не несущие логической информации (в том числе и питания), подводят к левой или правой стороне прямоугольника и помечают крестиком х, В справочных данных обозначение обычно соответствует положительной логике. Основные параметры логических элементов 1.
Коэффипиент объединения по входу К„, — это число входов микросхсмы, с помощью которых реализуется логическая функпня. 2. Коэффициент разветвления по выходу К „, показывасц какое число логических входов устройств этой же серии может быть одновременно присоединено к выходу данного логического элемента. 3. Быстродействие характеризуется временем задержки распространения сигналов. Обычно различают время задержки распространения сигнала при включении логического элемента с,'„'ь, время задержки распрост.ранення сигнала при выключении логического элемента ~~;„,' и среднее время задержки распространения Под временем задержки распространения сигнала при включении логического элемента понимают интервал времени между входным н выходным импульсами при переходе выходного напряжения от уровня логической единицы к уровшо логического нуля, измеренный на уровне 0,5 ()7ОСТ !9489 74) (рис.
8.!. г). Временем зиг)ергиски риспростринени,ч сигнаали при выклгочегши счипгиют интервит вренени между входными и выходными импульсими при переходе вьгходного гаиагрчзкегаи»г от ура!ел!я логического нуля к уронило гогичеакой едгншцы, измеренный на гроелге 0 5. Средним временем задержки распространения называют интервал времени, равный полусумме времен задержки распространения сигнала при включении и выключении логического элемента: (8.7) 4. Напряжения высокого (гг и низкого Г" уровней (входггые (г'„и выходные Гп„,) и их допустимая нестабильность. Под Г и Гс понимают номинальные значения напряжений микросхемы в статическом режиме (рис. 8.2, и„д, в).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
