Рис. 36. Принципиальная электрическая схема базового логического элемента ТТЛ.
В качестве базовых элементов логических интегральных схем наибольшее распространение получили элементы "И-НЕ", "ИЛИ-НЕ". Рассмотрим принципиальную электрическую схему базового элемента транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), реализующую операцию "И-НЕ" (рис. 36). Первый транзистор МЭТ — многоэмиттерный. Его эмиттеры используются в качестве входных цепей, причем по эмиттерным входам данный транзистор открывается низким уровнем сигнала (при наличии низкого уровня напряжения хотя бы на одном из эмиттеров). При этом потенциал базы VT2 падает и он закрывается, что приводит к закрытию транзистора VT3. Транзистор VT4 при закрытых VT2, VT3 полностью открывается и на выходе устанавливается потенциал логической единицы. Таким образом, логический ноль на выходе элемента "И-НЕ" устанавливается только в том случае, когда на всех входах будет высокий уровень, т. е. сигнал логической единицы.
|
|
На основе этой схемы строятся все логические и функциональные элементы ТТЛ — серии. На рис. 37 приведены условные обозначения логических элементов "И-НЕ", "ИЛИ-НЕ" и их релейные эквиваленты. В соответствии с теоремами алгебры логики (булевой алгебры) одни элементы могут быть выполнены на основе других. Например, логическая операция "И" может быть реализована логическими элементами "ИЛИ-НЕ" (рис. 37, в).
Рис. 37. Логические элементы "И-НЕ", "ИЛИ-НЕ" и их релейные эквиваленты.
ТРИГГЕРЫ
Триггер — логическая схема с обратными связями, которая может находиться в одном из двух устойчивых состояний и скачкообразно переходить из одного состояния в другое в зависимости от входного дискретного сигнала. Триггер имеет два выхода: прямой Q и инверсный Q. Значения сигналов на этих выводах противоположны друг другу: если на одном из выходов 1, то на другом 0, и наоборот. Триггер имеет вход установки, обозначаемый как S (Set — установка), и сброса, обозначаемый R (Reset — сброс). Появление импульса на входе S (S=l) переводит триггер в состояние Q = 1. Вход R используется для перевода триггера в состояние
Схема триггера, состоящего из двух элементов "ИЛИ-НЕ" с обратными связями, которые обеспечивают устойчивые состояния, приведена на рис. 38,а, его условное обозначение — на рис. 38,6. Такая схема называется RS — триггером. Свойство его оставаться в одном из устойчивых состояний после подачи импульса на один из входов позволяет ему запоминать информацию.
Для обеспечения срабатывания RS — триггера только в фиксированные моменты времени вводится дополнительная цепь синхронизации (вход С). Синхронизируемый RS — триггер срабатывает от логической единицы, поступающей на входы R или S, если на входе синхронизации С также имеется сигнал логической единицы. Схема такого триггера и его условное обозначение показаны на рис. 39 а, б.
|
|
Рис. 38. Схема RS-триггера на элементах "ИЛИ-НЕ" (а) и его условное обозначение (б).
Рис. 39. Схема синхронизируемого RS-триггера (а) и его условное обозначение (б).
На основе логических элементов и триггеров строятся регистры для хранения информации, счетчики, де шифраторы, шифраторы, мультиплексоры, запоминающие устройства и другие типовые узлы цифровой техники, в том числе и микропроцессоры.
Рис. 40. Бесконтактная схема управления однофазным асинхронным электродвигателем.
На основе логических и бесконтактных элементов строятся высоконадежные и быстродействующие коммутационные аппараты, которые могут применяться взамен электромагнитных устройств. На рис. 40 приведена бесконтактная схема управления однофазным асинхронным электродвигателем, которая может применяться в исполнительных механизмах систем автоматизации, например в электроприводах задвижек и регулируемых вентилей.
Включение и отключение электродвигателя производится фототиристорами VS1 и VS2, включенными встречно-параллельно. Светодиоды тиристоров соединены последовательно и включены в цепь коллектора транзистора VT1. При нажатии кнопки "Пуск" на выходе RS-триггера на элементах DD1.1, DD1.2 появляется уровень логической единицы и транзистор VT1 открывается. Через фотодиоды тиристоров протекает ток, что приводит к открыванию тиристоров и включению электродвигателя. После нажатия на кнопку SB2 триггер переключается в "О", транзистор VT1 и тиристоры VS1, VS2 закрываются, а двигатель отключается.