Главная Движение носителей электрических зарядов



Таблица 21.1

Название логической операции

Обозначения логических операций

Как читается

Таблица истинности

Название логического элемента, реализующего операцию

Обозначение логического

элемента Б функциональных схемах

Логическое НЕ; логическое отрицание; инверсия

Не X

Инвертор

Конъюнкция; логическое умножение; логическое И

лг" л ;

Конъюнктор

Дизъюнкция; логическое сложение; логическое ИЛИ

x v ; л:, +jc2

x, или x,

x, V х.

Дизъюнк-тор

y=XjVX

Логическое И -НЕ; штрих Шеффера; отрицание конъюнкции

x 1x2

несовместимы

Элемент Шеффера, элемент И-НЕ

&

УХ,-у.1-х,1 Xi

Логическое ИЛИ-НЕ; стрелка Пирса, функция Веб-ба, отрицание дизъюнкции

x, х2

Ни x,, ни Х2

х,х2

Элемент Пирса, элемент ИЛИ-НЕ

у=Х,УХ-Х,П2



даны названия логических элементов, обозначение данной операции, показано, как читается запись операции, обозначаются логические элементы в функциональных схемах, а также таблица истинности для случая, когда имеется два входа и один выход. Таблица истинности содержит правила выполнения операций. В каждой ее строке записывают состояние сигналов на входах (xi, Хг) и результат логической операции на выходе (у). В общем случае логический элемент может иметь и входов и и выходов.

Функционально полную систему могут обеспечить составные (комбинированные) логические элементы, выполняющие логические операции И - НЕ, ИЛИ - НЕ. Их названия, обозначения также даны в табл. 21.1.

Логические элементы вьшолняют как на дискретных приборах, так и методами интегральной технологии. Для большинства серий интегральных микросхем базисной системой являются логические элементы И - НЕ или ИЛИ - НЕ. Их выпускают в виде отдельных микроминиатюрных устройств в герметичном корпусе.

Рассмотрим логические элементы на полупроводниковых приборах. Логические элементы И и ИЛИ могут выполняться на резисторах, диодах, биполярных и полевых транзисторах и туннельных диодах. Элемент НЕ вьшолняется на транзисторах.

Составные логические элементы на разных ступенях могут выполняться на различных приборах (резисторах, диодах, транзисторах, как биполярных, так и полевых), т. е. могут иметь разные схемные варианты. В соответствии с конструкцией их называют логикой типа резисторно-транзисторной (РТЛ); диодно-транзисторной (ДТЛ); транзисторно-транзисторной (на биполярных транзисторах - ТТЛ; на полевых - р-канальная МОПТЛ, и-канальная МОПТЛ; на комплементарных полевых транзисторах - КМ ОН или КМОПТЛ; на транзисторах с эмиттерными связями - ТЛЭС или ЭСЛ).

Специфической логикой на транзисторах является инжекционная логика - ИЛ, она не имеет аналогов в транзисторных схемах на дискретных элементах. Связь между ступенями логических элементов осуществляется либо непосредственно, либо через резистор, либо через ЯС-цепочку. Тогда в название логики добавляют соответствующие буквенные обозначения: НСТЛ - транзисторная логика с непофедствен-ной связью; НСТЛМ - транзисторная логика с непосредственной связью на МОП-транзисторе; РЕТЛ - транзисторная логика с резистивно-емкостной связью.

Основные логические элементы в дискретном исполнении. Логический элемент НЕ (табл. 21.1) имеет один вход и один выход и вьшолняет операцию НЕ. Он представляет собой усилительный каскад на биполярном или полевом транзисторе, работающий в ключевом режиме. На рис. 21.1 показан элемент НЕ на биполярном транзисторе, включенном по схеме с ОЭ. Элемент предназначен для работы с сигналами положительной полярности в положительной логике. Транзистор Гзакрыт отрицательным потенциалом на базе, подаваемым от источника Е. При подаче на вход элемента сигнала низкого уровня t/gx = U, соответствующего логическому О, транзистор остается закрытым, коллекторный ток равен нулю, т. е. чере.э резистор ток не проходит и на выходе



напряжение С/вых = +Ек, т. е. высокого уровня r-°+f/f

С/, соответствующего логической 1. -гл П/?

При высоком уровне напряжения на входе L U

С/вх = и транзистор находится в режиме на- -*-

сыщения, появляется коллекторный ток и на о ги.в

резисторе создается падение напряжения, Вхед~~Г примерно равное Е, а на выходе напря-жение примерно равно нулю ([/вых = *°). т. е. °£ff

будет логический нуль. Итак, если х = О, то с У j-

у = 1, если X = 1, то у = О, т. е. элемент яв- 2j j

ляется инвертором - выполняет операцию отрицания.

Следует отметить, что если элемент выполнен на кремниевом транзисторе и-р-и-структуры, источник смещения Е можно не включать, так как и при положительных потенциалах на базе (до 0,6 В) транзистор практически закрыт.

Логический элемент И (табл. 21.1) может иметь два (или более) входа и один выход и работать как при потенциальных, так и импульсных сигналах. Аналогом его может служить схема из последовательно включенных контактов реле. Рассмотрим работу элемента И, выполненного на диодах.

Элемент, предназначенный для работы с сигналами в виде напряжений (или импульсов) положительной полярности в положительной логике, показан на рис. 21.2, а. Он имеет три входа и один выход. Элемент реализует операцию И, если сигнал 1 появляется на выходе только тогда, когда одноврелтенно на всех входах присутствует сигнал 1. При этом, если хотя бы на одном входе присутствует сигнал, соответствующий логическому нулю, он должен передаваться через открытый диод на выход и обеспечивать запирание тех диодов, на которые со стороны входа воздействуют сигналы, соответствующие логической 1. Будем считать, что сопротивление открытого диода Ro-npjR, а потенциалы сигнала и источника питания Е схемы имеют значения, удовлетворяющие соотнощению С/" < £ < f/.

Если на одном из входов цепи, например Вху, действует сигнал и°, то диод Ду будет открыт и ток пройдет по цепи +£, резистор R, диод Ду, источник t/". Все напряжение источника £ приложится к резистору и на выходе напряжение окажется равным С/", т. е. сигнал на выходе - логический нуль. На остальных входах действует высокий потенциал U, поэтому диоды закрыты, так как их анод подсоединен к зажиму на выходе с низким потенциалом (7°, а катоды - к высокому положительному потенциалу JJ.

Если на всех входах действует напряжение И, то все диоды будут закрыты, ток в цепи +£к, R, закрытый диод, источник f/ не проходит и падение напряжения на резисторе R равно нулю. На выходе напряжение £ > U°, чго соответствует логической 1. Таким образом, если хотя бы на один из входов воздействует сигнал, соответствующий логическому нулю, сигнал на выходе также соответствует логическому нулю. Сигнал на выходе соответствует логической 1 только если сигналы на всех входах соответствуют логической единице.



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


0.0205