Главная Движение носителей электрических зарядов



траюистор имеет низкий потенциал коллектора (ф«0), поэтому соответствующий диод через резистор находится в проводящем состоянии. Пусть триггер находится в одном из устойчивых положений: транзистор Tj открыт и находится в реясиме насыщения (фю = Mki О, фв) = Mbi < 0), транзистор закрыт и находится в режиме отсечки (фк2 = Мк2 - £к. Фб2 = «б2 > 0)- Потенциал анода диода (через R равен примерно нулю. Потенциал катода диода Д1 равен примерно Фб2 < О, и, таким образом, диод Д1 открыт. Потенциал анода диода Дг (через R, примерно равен фк2 = "кг ~ -Ек-Потенциал катода диода Дг несколько больще нуля. Диод Д2 надежно заперт отрицательным потенциалом на аноде, равным--Ек- Конденсаторы Сз) и Сз2 заряжены соответственно до напряжений Mcsi ~ О и г<сз2 ~ -Ек (через резисторы Ri и R2 и выходное сопротивление генератора запуска). Положительный запускающий импульс, продифференцированный цепочкой RjiQb проходит через открытый диод Д1 на базу транзистора Т. В результате транзистор Ti выходит из области насыщения (плюс на базе), ток ii уменьщается, а так как ф! = - £к + К1кь то потенциал ф = Uki становится более отрицательным. Отрицательный перепад напряжения передается на базу транзистора Т2, и он открывается. С этого момента транзисторы Tj и Tj открыты, замыкается петля положительной обратной связи и возникает лавинообразный процесс уменьщения коллекторного тока одного транзистора и увеличения тока другого транзистора. В результате траюистор закрывается,- а Тз переходит в режим насыщения.

После переключения триггера конденсаторы С3, и С32 начнут перезаряжаться через резисторы Я3, и Я32 и напряжения на конденсаторах станут соответственно равньгми Ucz\~ -Ек, С/сз2 ~ О- Перед окончанием перезарядки конденсаторов закончится запускающий импульс, поэтому он успеет пройти только через диод Д2 на базу открытого транзистора Tj. Таким образом, диоды и Д2 пропускают каждый запускающий импульс только на базу открытого транзистора, а конденсаторы Сз1 и Сз2, «запоминая» состояние схемы до очередного переключения, препятствуют обратному опрокидьшанию ее под действием еще не закончившегося импульса запуска.

На процесс опрокидывания триггера существенно влияет длительность запускающих импульсов. Если импульс, например, очень короткий, то за время его действия траюистор не успевает выйти из насыщения и триггер не опрокинется. Максимальная частота переключения триггера со счетным запуском примерно вдвое меньше, чем при раздельном запуске, поэтому раздельный запуск предпочтительнее. Триггер со счетным запуском называют Т-пгриггером (буквой Т обозначают счетный -вход).

Были рассмотрены триггеры, имеющие один или два входа. Выпускают триггеры, имеющие три входа и более. Рассмотрим универсальный триггер, который называют JK-триггером, одна из схем которого показана на рис. 20.7. Он имеет пять входов: J, К, R, S и С. JX-триггер может работать как Я5-триггер (если на входы подавать поочередно положительные импульсы) и как Т-трштер (если вход J подсоединить к коллектору, транзистора Ti, а вход К - к коллектору транзистора Т2). Таким



Выл, 2r

о Вых/в)

8х, о


Рис. 20.7

образом, наличие входов J и К значительно расширяет возможности JK-триггера.

Разрешающее время и быстродействие триггера. Наименьший интервал времени между запускающими импульсами, вызывающими бесперебойное переключение импульса, называют разрешающим временем Таз- Величина, обратная разрешающему времени, называется быстродействием триггера (Гц):

Быстродействие триггера определяет наиболь ее возможное число бесперебойных переключений триггера в 1 с при неизменном интервале Таз между запускающими импульсами и достигает значений порядка 100 МГц. Эффективность многих электронных устройств зависит от быстродействия триггеров. На быстродействие триггера влияет скорость переключения транзисторов, работающих в схеме в ключевом режиме. Для повьпиения быстродействия используют высокочастотные транзисторы. Ключи в ненасыщенном режиме (для устранения задержки выключения, которая связана с процессом рассасьшания неосновных носителей в базе насыщенного транзистора). Кроме того, применяют специальные меры, уменьшающие время установления напряжения на коллекторах транзисторов и ускоряющих конденсаторах.



Глава 21

ЭЛЕМЕНТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

§ 21.1. Логические элементы

В цифровых вычислительных машинах, устройствах автоматики и обработки информации используют устройства, осуществляющие логические операции.

Логическая операция - это преобразование по правилам алгебры логики (или булевсш алгебры) входной цифровой информации в выходную.

Простейшее в функциональном отношении логическое устройство, выполняющее одну определенную логическую операцию над входными сигналами, назьшают логическим элементом.

В алгебре логики истинность суждения или высказьшания о результатах той или иной логической операции обозначают символом 1, ложность - 0. Таким образом, логические переменные в алгебре логики принимают лишь два значения: единицу и нуль. Их назьшают двоичными переменными. Чтобы реализовать алгебру логики на электронных элементах, необходимо значение параметров этих элементов перевести на язык алгебры логики (О или 1). Задавать значения параметров можно уровнем напряжения или полярностью импульсов.

Если сигналы подают в виде высокого (положительной или отрицательной полярности) и низкого (близкого к нулю) уровня напряжения, то такой способ подачи сигнала называют потенциальным. Если высокому уровню напряжения приписывают значение «единица», а низкому и" - «нуль», то логику называют положительной {позитивной), в противном случае - отрицательной {негативной). Разность уровней единицы и нуля называют логическим перепадом и„ = - U°. Он должен быть значительным, иначе нельзя будет четко отделить один уровень от другого.

Если сигналы подают в импульсной форме, то такой способ подачи сигнала называют импульсным. При этом логической единице соответствует наличие импульса, логическому нулю - отсутствие импульса (положительная логика). Сигналы, соответствующие 1 (или 0), могут быть на входе и выходе разными. Наибольшее распространение получили потенциальные логические элементы, так как их можно изготовлять по технологии интегральных микросхем.

Элементарные логические операции и типы логических элементов. Система логических элементов, на базе которой можно строить логическую схему любой сложности, называется функционально полной. Основными и наиболее простыми логическими элементами являются элементы, выполняющие операции отрицания (НЕ), конъюнкции (И), дизъюнкции (ИЛИ). Они составляют функционально полную систему и являются системой минимального базиса. Каждая из этих операций и логических элементов имеет и другое название (табл. 21.1). В этой таблице



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 [138] 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.7412