16 Жартылай өткізгіштердің электр физикалық қасиеттері. Электронды-кемтіктік өткел. Электронды сұлбалардың көмекші, пассивті элементтері. Жартылай өткізгішті диодтар
Логикалық элементтердің интегралдық микросхемалармен құрылуы
жүктеу/скачать 1 Mb.
|
Элтех 30 жаттау 70
| Логикалық элементтердің интегралдық микросхемалармен құрылуы
Дара элементтермен құрылған диодты-транзисторлы логиканы зерттеу нәтижесі оның шығысындағы сигналдың кірісіндегі процеске қарағанда кешігуінің көп екендігін көрсетті. Автоматты құрылғылардың негізгі құраушы блоктары логикалық элементтерден тұрады. Түрлі автоматтар мен есептеу техникасының жылдамдығы осы логикалық элементтердің жылдамдығына тікелей байланысты. Неғұрлым сигналдың логикалық элементтер арқылы өту барысында кешігуі қысқа болса, солғұрлым жылдам жұмыс істейтін қондырғы жасауға болады. Автоматты құрылғылардың жұмыс істеуін жеделдету үшін интегралдық микросхема түрінде жасалған транзисторлы-транзисторлы логиканы (ТТЛ) қолдану жақсы нәтиже береді. ТТЛ–элементтердің жылдамдығы ДТЛ–элементтермен салыстырғанда ондаған есе жоғары, демек олардың тізбегіндегі сигналдың кешігуі де соншама қысқа болуы заңды процесс. Логикалық элемент деп ақиқат немесе жалған пікірлерге байланысты туындайтын дербес сандық мағлұматтарды өңдеуге, түрлендіруге арналған құрылғыларды айтады. Пікірлер (суждения) қарапайым (элементар) және күрделі болып екіге бөлінеді. Қарапайым пікірлер математикалық символдармен белгіленетін екі аргументтен құралады. Қарапайым пікірлер бірігіп күрделі, құрама логикалық функцияларды туғызады. Элементар функциялардың саны, олардың комбинациясы формуласымен анықталынады. Мұндағы бүтін сандар. Мысалы, болса, , немесе . Егер болғанда, , яғни элементар функциялардың комбинациясы төрт түрлі (00, 01, 10, 11) болып құралады. Мұндай екі ортада пікірлер екі орнықты күйде бола алатын ЖӘНЕ, НЕМЕСЕ, ЕМЕС секілді логикалық элементтермен, қажет болса, олардың комбинациясымен еркін орындалады. Бұл элементтердің диодты немесе диодты-транзисторлы логика арқылы орындалуы іске асырылатын амалдың біршама кешігуін туғызады. Сондықтан логикалық элементтердің басым көпшілігі транзисторлы-транзисторлы логика (ТТЛ) негізінде құрылады. Бұлардың амалды орындау жылдамдығы, ДТЛ- сериялы логикаға қарағанда ондаған есе жоғары. Бұл жұмыста K155 сериялы микросхемамен құрылған сондай логика талданады. ТТЛ – схемалардың базалық элементі ЖӘНЕ-ЕМЕС құрамасымен жасалады (1-сурет). Базалық логикалық элемент ретінде қолданылатын осы схеманың көмегімен көптеген логикалық функцияларды орындауға мүмкіндік бар. Оның кірісі - көп эмиттерлі транзистормен (VT1) құрылған ЖӘНЕ элементі. Транзистордың жүктемесі ретінде базалық тізбектегі резисторы қарастырылады. Әрбір эмиттер мен ортақ база аралығы жеке диодты құрайды. Осы транзистордың барлық кірістік тізбектеріне (эмиттерлерге) бір мезгілде логикалық «1» - ге сәйкес келетін жоғары потенциал келтірілсе, транзистордың базасында сондай жоғары потенциал пайда болады. Осы потенциал оның коллекторлық тізбегі арқылы келесі транзистордың базасына жеткізіледі. Бұл транзистор шектелу режимінен қанығу режиміне ауысып, коллекторлық потенциалы логикалық «0» шамасына дейін төмендейді. Яғни, транзистор ЕМЕС – элементінің міндетін орындайды. Егер ЖӘНЕ элементінің бір кірісіне логикалық «0» деңгейіндегі потенциал келтірілсе, транзистор коллекторлық тізбегі бойынша қанығу режиміне ауысады. Оның коллекторлық потенциалы төмендеп, екінші транзистордың базасына лог.«0» потенциалы беріледі. Соған сәйкес, VT2 транзисторымен құрылған кілттің коллекторында лог.«1» потенциалы орнайды. Сонымен, элементтің бір кірісінде лог.«0» пайда болса, оның шығысында лог.«1» туындайды. Сондықтан бұл схема n - кірісі бар ЖӘНЕ-ЕМЕС логикасын орындайтын құрама элемент.Логикалық элементтерді зерттеу барысында олардың графикалық шартты белгісінде көрсетілген логикалық функцияны орындайтынына көз жеткізу қажет. Сол үшін функцияның аргументтері комутациялаушы тумблерлер арқылы тағайындалады. Логикалық функцияның мәнін вольтметрмен өлшеу арқылы табуға болады. Бірақ осы амалды жарықтанғыш диодтар арқылы орындау әлдеқайда қолайлырақ. Жарықтанғыш диод тексерілетін схемаға ЕМЕС логикалық элементі арқылы қосылады (2-сурет). Диод жарықтану үшін ол арқылы жеткілікті мөлшерде ток өтуі тиіс. 2-сурет. Жарықтанғыш диодтың қосылуы және оның графикалық шартты белгісі. Егер 2а- суреттегі ЕМЕС элементінің кірісінде сәйкес потенциал туындаса, оның шығысында лог.«0» пайда болады. Осы кезде +5В ток көзінен резистор R, диод VD1 арқылы ток жүріп, диод жарық шығарып, лог.«1» аргументін дәлелдейді. Егер Х=0 болған жағдайда, ЕМЕС элементінің шығысында жоғары потенциал лог.«1» орнайды, диод VD1 арқылы ток жүрмейді, жарықтанбаған диодтың күйі лог.«0» мәнін бейнелейді. Үш элементтен құрылған тізбектің орынына оның 2б-суреттегі шартты белгісі қолданылады. Логикалық элементтерді динамикалық режимде зерттеу үшін 3- суретте көрсетілген схема қолданылады. Динамикалық режим логикалық элементтің кірісіне импульстық сигнал беру арқылы жүзеге асырылады. Импульстық сигнал көзі ретінде стендтегі жоғары жиілікті генератор G қолданылады. 3-сурет. Логикалық элементтерді динамикалық режимде тексеру. Схемадағы Y=f(x) шартты белгісінің орнында кез-келген логикалық элемент орналасады. Элементтің кірістік тізбектерінің саны Xi оның тегіне байланысты. Логикалық элементтің бір кірісіне, мысалы генератордан импульстық процесстер келтірілсе, басқа тізбектердегі аргументтердің мәндері Х2…Хn комутациялаушы SA1÷SA10 тумблерлері арқылы тағайындалады. Кірістегі импульстық процесс осциллографтың 1- арнасы арқылы, шығысындағы процесс арнасы арқылы тексеруден өткізіледі. Нәтижесінде, логикалық элемент орындайтын функцияның дұрыстығына көз жеткізіледі және оның кешігуі табылады. Автоматты басқару схемалары мен цифрлық есептеу машиналарында логикалық элементтер екі орнықты күйде бола алатын құрылғылар арқылы іске асырылады. Осы құрылғылардың бір күйін, мысалы потенциалы жоғары жағдайды, оқиғаның «ақиқатына» екінші күйін, яғни потенциалы төмен кезін оқиғаның «жалған» болған кезіне балауға болады. Соған сәйкес, осы күйлерге сүйене отырып орындалатын көп амалдардың арасында қарапайым үш амал бар. жүктеу/скачать 1 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|