Навигация
СХЕМНЫЕ РЕАЛИЗАЦИИ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
48653
знака
11
таблиц
0
изображений
3. СХЕМНЫЕ РЕАЛИЗАЦИИ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Основой для построения узлов импульсной и цифровой техники служат полупроводниковые ключевые схемы. Ключевая схема (ключ) позволяет подключать нагрузку к источнику или отключать ее и таким образом коммутировать ток в нагрузке. В качестве электронных ключей применяют диоды, транзисторы, тиристоры и некоторые другие электронные приборы.
3.1. Ключевой режим работы биполярного транзистора
Простейший транзисторный ключ – каскад на биполярном транзисто-ре, включенный по схеме с общим эмиттером, представлен на рис. 4. Выход-
ное сопротивление транзистора по постоянному току со стороны электродов коллектор-эмиттер может изменяться в широких пределах в зависимости от положения рабочей точки на вольт-амперной характеристике (рис. 5).
Рис. 4
Рис. 5
Точка 1 на рис. 5 соответствует режиму отсечки (состояние ''выключе-но''), в котором падение напряжения на транзисторе V'КЭ близко к напряже-нию источника питания EК. Точки IК и IБ при этом минимальны и равны обратному току коллекторного перехода IКО.
Точка 2 (состояние ''включено'') соответствует режиму насыщения. При этом через транзистор протекает максимально возможный при данных EК и RК ток, практически равный ЕК/RК, т.е. определяемый величиной нагрузочного сопротивления. Падение напряжения на транзисторе VКЭ'' в этом случае минимально.
Для переключения транзистора из режима отсечки в режим насыще-ния необходимо обеспечить определенный ток базы IБ'', для чего на эмит-терный переход требуется подать соответствующее этому току напряжение VБЭ.
Важнейшим показателем работы электронных ключей является их быстродействие, которое определяется скоростью протекания переходных процессов при переключении. Мгновенное переключение транзисторного ключа невозможно из-за инерционности свойств транзисторов, а также наличия паразитных реактивных элементов схемы и проводников.
Рис. 6
Переход транзистора из одного стационарного состояния в другое происходит с задержками времени tВКЛ и tВЫКЛ (рис. 6). Длительность фронта включения tВКЛ зависит от времени распространения носителей от эмиттера через базу к коллектору и значения коллекторной емкости. Это время уменьшается при увеличении тока базы.
Задержка выключения tВЫКЛ связана с тем, что под действием выклю-чающего сигнала происходит рассасывание заряда, накопившегося в базе
при насыщении транзистора.
Таким образом, быстродействие транзисторного ключа зависит от частотных свойств используемого транзистора и параметров импульса базового тока. Порядок величин задержек составляет от долей единицы до микросекунд.
Ключевые схемы широко используются в устройствах, оперирующих с информацией, представленной в цифровой форме. В частности, их применяют в элементах, выполняющих простейшие логические операции. Переключение основной схемы из одного состояния в другое производится с помощью управляющих сигналов, подаваемых на ее вход. Эти сигналы могут быть представлены в виде ступенчатого или импульсного напряже-ния.
В логических устройствах сигнал может принимать только два значения: логического нуля и логической единицы. Если логической единице соответствует высокий потенциальный уровень, а логическому нулю – низкий, такую логику называют положительной (позитивной). В противном случае логика называется отрицательной (негативной). Интегральные логические элементы изготавливаются в основном для работы в позитивной логике.
Рассмотренный нами простейший транзисторный ключ выполняет логическую операцию отрицания (операцию НЕ). Высокому уровню напряжения на входе ключа (''1'') соответствует низкий уровень напряжения на его выходе (''0''), и наоборот.
В совокупности с другими элементами транзисторные ключи могут реализовать более сложные функции.
3.2. Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ)
Простейшая ключевая схема имеет один управляющий вход и один выход. В общем случае число входов и выходов может быть больше. На рис.7 приведена схема логического элемента И-НЕ, построенная на основе
транзисторного ключа. В состав элемента входит ключевая схема на транзисторе VT2. Управление схемой производится с помощью многоэмит-терного транзистора VT1. Многоэмиттерный транзистор разработан специ- ально для микроминиатюрных логических устройств. На его входах (эмиттеры) могут подаваться сигналы высокого (''1'') либо низкого (''0'') уровня.
Рассмотрим принцип работы схемы. Если на все входы (в данном случае на три) подан высокий положительный потенциал ( x1=x2=x3=1),
Рис. 7
транзистор VT1 закрывается, потенциал коллектора VT1 близок к напряжению +Eк, что приводит к отпиранию транзистора VT2. Напряжение на выходе VT2 устанавливается низким, т.е. выходной сигнал соответствует логическому нулю (F=0).
При наличии на одном из входов логического нуля, например, x1=0, VT1 открывается. На коллекторе транзистора VT1 в этом режиме устанавли-вается низкий потенциал, и что приводит к закрытию транзистора VT2. На выходе устанавливается высокий потенциал, соответствующий логической единице, т.е. при x1=0 F=1 при любом состоянии входов x2 и x3. Таким обра-зом схема реализует функцию ЗИ-НЕ.
Похожие работы
... электротехнических и электронных устройств, в которых используется явление резонанса напряжения. Литература 1. Иванов И.И., Равдоник В.С. Электротехника. - М.: Высшая школа, 1984, с.53 - 58. 2. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с.73 - 77. Лабораторная работа №5 КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ Цель работы. Ознакомление с методом повышения ...
... и электрические измерения * * * 4.2. Содержание разделов дисциплины Введение Электрическая энергия, особенности ее производства, распределения и области применения. Роль электротехники и электроники в развитии автоматизации производственных процессов и систем управления. Значение электротехнической подготовки для бакалавров и инженеров неэлектротехнических направлений. Связь со ...
ния и тока Uнср Iн ср. 2. Среднюю мощность нагрузочного устройства Рн ср. 3. Амплитуду основной гармоники выпрямленного напряжения U ОСН m. 4. Коэффициент пульсаций р выпрямленного напряжения. 5. Действующее значение тока нагрузки I. 6. Полную мощность S источника питания. 7. Активную мощность Р в сопротивлении нагрузки. 8. Коэффициент мощности выпрямителя. Дано: U=40 В, ...
... Теоретические основы электротехники. Изд. 4-е, перераб. и доп. Учебник для энергетич. и электротехнич. специальностей техникумов. М. «Высш. Школа», 1975. 496 с. с ил.3. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники Уч. Пособие для студентов неэлектрических специальностей, средн. специальных уч. Заведений изд. 3-е.-М.: «Высш. Школа», 1998. 752 с. ил.4. Китунович Ф.Г. ...
0 комментариев