Микросхема или не – , , , -, — » :

Содержание

Цифровые микросхемы. Логический элемент НЕ (INV)

Всем доброго времени суток! Как дом строят из кирпичей, так и цифровые устройства состоят из простых элементов – цифровых микросхем. Наиболее простые из них – логические элементы (или вентили, gates). В одной микросхеме может содержаться только строго определённое количество логических элементов, их может быть или 1, или 2, или 3, или 4, или 8 в одной микросхеме. Соответственно каждый логический элемент может иметь от 1 до 12 входов и 1 выход. При этом связь между входами и выходом соответствует таблице истинности. Логические элементы относятся к так называемым комбинационным микросхемам, и у них отсутствует какая-либо внутренняя память.

Достоинством логических вентилей является высокое быстродействие и небольшая потребляемая мощность, но на их основе довольно трудно реализовать сложную функциональность, поэтому чаще всего они используются в качестве дополнения к более сложным цифровым микросхемам или микроконтроллерам.

Логический элемент НЕ (Hex Inverters)

Начнём с наиболее простого из логических элементов – логического элемента НЕ (INV) или как его ещё называют инвертора. Как понятно из названия инвертор применяется для инвертирования, то есть изменения уровня сигнала (например, на вход поступает логическая «1», а на выходе получаем логический «0»). Как самый простой из логических элементов инвертор содержит всего один вход и один выход. Инверторы могут быть с тремя типами выходов: 2С, ОК или с Z – состоянием. Как указывалось в этой статье логический элемент НЕ имеет следующую таблицу истинности:

Таблица истинности логического элемента НЕ

Вход Выход
0 1
1 0

На принципиальных схемах логические элементы НЕ (инверторы) имеют следующее обозначение

Обозначения логических элементов НЕ (Hex Inverters): ANSI (слева) и DIN (справа).

Микросхемы инверторов содержат обычно шесть логических элементов НЕ (INV) и обозначаются префиксом ЛН (например, К155ЛН1, К561ЛН2). Как говорилось ранее, для ТТЛ микросхем с выходом ОК необходим выходной нагрузочный резистор (pull-up). Величина которого рассчитывается очень просто: R > U/IOL, где U – напряжение источника питания, к которому подключается резистор.

Применение инверторов

Обычно, элементы НЕ применяются для преобразования уровней сигнала (из высокого в низкий или из низкого в высокий уровень). Второе предназначение – увеличения нагрузочной способности (буферизации) с инвертирование выходов более сложных микросхем. Например, когда сигнал с выхода микросхемы необходимо подать на несколько других, а выходной ток недостаточен.

Но существует и несколько нестандартных применений инверторов: построение генераторов и в случае, когда необходимо создать задержку сигнала.


Схема генератора на логических элементах НЕ

Схемы генераторов представляют собой обыкновенные RC-генераторы, но характеристики можно рассчитать только приблизительно, так как она зависит от напряжения питания и типа применённой микросхемы. Частота генератора будет равна

[math]f \approx \frac{1}{2RC}[/math]

Генераторы данного типа можно применять там, где не важна стабильность частоты, а важен лишь факт генерации импульсов. Более стабильные по частоте генераторы получаются, если вместо конденсатора применить кварцевый резонатор.


Схема кварцевого генератора на логических элементах НЕ

Довольно часто в цифровых схемах необходимо получит некоторую задержку сигнала, в этом случае инверторы могут пригодиться, на большую задержку рассчитывать не приходится (примерно до 100 нс). Для получения задержки сигнала инверторы соединяют последовательно.

Схема для создания задержки сигнала на инверторах

Величину задержки можно рассчитать приблизительно по сумме задержек входного и выходного сигналов (tPLH и tPHL) для данной микросхемы. Например, для четырёх инверторов величину задержки можно оценить по формуле

[math]t_{З} = 2t_{PLH} + 2t_{PHL}[/math]

но необходимо учитывать, что значения реальных задержек сильно отличаются от тех что даны в справочнике (в справочнике даны максимальные величины, а реальные могут обличаться более, чем в 2 раза).

Более значительные величины задержки сигнала можно получить, используя интегрирующие RC-цепи, но и здесь нельзя точно говорить о величине задержки, потому что разные типы цифровых микросхем срабатывают при разном уровне сигнала и разных напряжениях питания.

Схема для создания задержки сигнала c интегрирующей цепью

Ниже приведена таблица некоторых семейств микросхем, которые имеют в своём составе инверторы

Серия Номер микросхемы
ЛН1 ЛН2 ЛН3 ЛН5 ЛН6 ЛН7 ЛН8 ЛН10
К155 6НЕ 6НЕ(ОК) 6НЕ(ОК) 6НЕ(ОК) 6НЕ(Z) 6НЕ(Z)
К555 6НЕ 6НЕ(ОК) 6НЕ(Z)
КР1533 6НЕ 6НЕ(ОК) 6НЕ(Z) 6НЕ 6НЕ(ОК)
К561 6НЕ(Z) 6НЕ 6НЕ(Z)
КР1554 6НЕ
КР1564 6НЕ 6НЕ(Z)

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

Скажи спасибо автору нажми на кнопку социальной сети

www.electronicsblog.ru

Микросхема 74266

74266

Описание

Микросхема 74266 содержит четыре отдельных логических элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ с двумя входами каждый. Выходы имеют открытый коллектор.

Работа схемы

Все четыре логических элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ микросхемы 74266 можно использовать независимо друг от друга.

Когда сигнал высокого уровня присутствует только на одном из входов микросхемы 74266, на выходе логического элемента формируется напряжение низкого уровня. Если же на оба входа подается напряжение высокого или низкого уровня, то на выходе формируется напряжение высокого уровня.

Логический элемент микросхемы 74266 можно использовать в качестве цифрового компаратора, в котором на выходе устанавливается напряжение высокого уровня при поступлении на входы сигналов одного и того же логического уровня. Если же на входы приходят сигналы разных логических уровней, то на выходе создается напряжение низкого уровня. Логический элемент может также работать как управляемый инвертор, поскольку напряжение высокого уровня на входе позволяет всегда передавать сигнал, подаваемый на второй вход, без изменения. И наоборот, напряжение низкого уровня на одном входе позволяет передавать на выход инвертированное значение напряжения со второго входа.

Выходы с открытым коллектором микросхемы 74266 дают возможность использовать микросхему в качестве 4-разрядного компаратора.

Применение

Реализация логической операции ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ, формирование и проверка на чётность-нечётность; сумматор/вычитатель, логические компараторы. Производится следующая номенклатура микросхем: 74LS266.

Технические данные

Тип микросхемы 74LS266
Максимальное выходное напряжение, В 5,5
Время задержки прохождения сигнала, нс 18
Ток потребления, мА 8

Состояние микросхемы 74266

Входы Выход
A B Y
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1

www.microshemca.ru

Таблица истинности. Базовые логические элементы.

Так же, как и стандартные Булевы выражения, информация на входах и выходах различных логических элементов или логических схем может быть собрана в единую таблицу – таблицу истинности.

Таблица истинности дает наглядное представление о системе логических функций. В таблице истинности отображаются сигналы на выходах логических элементов при всех возможных комбинациях сигналов на их входах.

В качестве примера, рассмотрим логическую схему с двумя входами и одним выходом. Входные сигналы отметим как «А» и «В», а выход «Q». Есть четыре (2²) возможных комбинаций входных сигналов, которые можно подать на эти два входа («ON — наличие сигнала» и «OFF — отсутствие сигнала»).

Однако, когда речь идет о логических выражениях и, особенно о таблице истинности логических элементов, вместо общего понятия «наличие сигнала» и «отсутствие сигнала» используют битные значения, которые представляют собой логический уровень «1» и логический уровень «0» соответственно.

Тогда четыре возможные комбинации «А» и «В» для 2-входного логического элемента можно представить в следующем виде:

  1. «OFF» — «OFF» или (0, 0)
  2. «OFF» — «ON» или (0, 1)
  3. «ON» — «OFF» или (1, 0)
  4. «ON» — «ON» или (1, 1) 

Следовательно, у логической схемы имеющей три входа будет восемь возможных комбинаций (2³)  и так далее. Для обеспечения легкого понимания сути таблицы истинности, мы будем изучать ее только на простых логических элементах с числом входов не превышающим двух. Но, несмотря на это, принцип получения логических результатов для многовходных элементов схемы остается таким же.

Практически, таблица истинности состоит из одного столбца для каждой из входных переменных (например, А и В), и один последний столбец для всех возможных результатов логической операции (Q). Следовательно, каждая строка таблицы истинности содержит один из возможных вариантов входных переменных (например, A = 1, B = 0), и результат операции с этими значениям.

Таблица истинности

Элемент «И»

Для логического элемента «И» выход Q будет содержать лог.1, только если на оба входа («А» и «В») будет подан сигнал лог.1

Микросхемы, содержащие логический элемент «И»:

  • К155ЛИ1, аналог SN7408N
  • К155ЛИ5 с открытым коллектором, аналог SN74451N
  • К555ЛИ1, аналог SN74LS08N
  • К555ЛИ2 с открытым коллектором, аналог SN74LS09N

Элемент «ИЛИ»

Выход Q, элемента «ИЛИ», будет иметь лог.1, если на любой из двух входов или же на оба входа сразу подать лог.1


Микросхемы, содержащие логический элемент «ИЛИ»:

  • К155ЛЛ1, аналог SN7432N
  • К155ЛЛ2 с открытым коллектором, аналог SN75453N
  • К555ЛЛ1, аналог SN74LS32N

Элемент «НЕ»

В данном случае выход Q, логического элемента «НЕ», будет иметь сигнал противоположный входному сигналу.

 

Микросхемы, содержащие логический элемент «НЕ»:

  • К155ЛН1, аналог SN7404N
  • К155ЛН2 с открытым коллектором, аналог SN7405N
  • К155ЛН3, аналог SN7406N
  • К155ЛН5 с открытым коллектором, аналог SN7416N
  • К155ЛН6, аналог SN7466N

Элемент «И-НЕ»

На выходе Q элемента «И-НЕ» будет лог.1 если на обоих входах одновременно  отсутствует сигнал лог.1

Микросхемы, содержащие логический элемент «И-НЕ»:

  • К155ЛА3, аналог SN7400N
  • К155ЛА8, аналог SN7401N
  • К155ЛА9 с открытым коллектором, аналог SN7403N
  • К155ЛА11 с открытым коллектором, аналог SN7426N
  • К155ЛА12 с открытым коллектором, аналог SN7437N
  • К155ЛА13 с открытым коллектором, аналог SN7438N
  • К155ЛА18 с открытым коллектором, аналог SN75452N

Элемент «ИЛИ-НЕ»

Только если на оба входа логического элемента «ИЛИ-НЕ» подать лог.0 мы получим на его выходе Q сигнал соответствующий лог.1

Микросхемы, содержащие логический элемент «ИЛИ-НЕ»:

  • К155ЛЕ1, аналог SN7402N
  • К155ЛЕ5, аналог SN7428N
  • К155ЛЕ6, аналог SN74128N

Элемент «Исключающее ИЛИ»

В данном случае выход Q будет содержать лог.1, если на вход элемента «Исключающее ИЛИ» поданы два противоположных друг другу сигнала.

Микросхемы, содержащие логический элемент «Исключающее ИЛИ»:

  • К155ЛП5, аналог SN7486N

Подведем итог, собрав все полученные ранее результаты работы логических элементов в единую таблицу истинности:

www.joyta.ru

Selhozpro.Ru » Логические элементы и их электрические аналоги

Из журнала «Радио»

Логических элементов, работающих как самостоятельные цифровые микросхемы малой степени интеграции и как компоненты микросхем более высокой степени интеграции, можно насчитать несколько десятков. Но здесь мы поговорим лишь о четырех из них — о логических элементах И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ. Элементы И, ИЛИ и НЕ — основные, а И-НЕ является комбинацией элементов И и НЕ.

Что представляют собой эти «кирпичики»  цифровой техники, какова логика их действия? Сразу уточним: напряжение от 0 до 0,4В, т. е. соответствующее уровню логического 0, мы будем называть напряжением низкого уровня, а напряжение более 2,4В, соответствующее уровню логической I,-напряжением   высокого уровня. Именно такими уровнями напряжения на входе и выходе логических элементов и других микросхем серии К155 принято характеризовать их логические состояния и работу.

Условное графическое обозначение логического элемента И показано на Рис–1,а. Его условным символом служит знак «&», стоящий внутри прямоугольника; этот знак заменяет союз «и»в английском языке. Слева — два (может быть и больше) логических входа – X1 и X2, справа — один выход Y. Логика действия элемента такова: напряжение высокого уровня появляется на выходе лишь тогда, когда сигналы такого же уровня будут поданы на все его входы

Элемент И — умножение

Разобраться в логике действия логического элемента И поможет  его  электрический аналог (Рис–1, б), составленный из последовательно соединенных источника питания GB (например, батареи 3336), кнопочных переключателей SB1, SB2 любой конструкции и лампы накаливания HL (МНЗ,5-0,26). Переключатели имитируют электрические сигналы на входе аналога, а нить лампы индицирует уровень сигнала на выходе. Разомкнутое состояние контактов переключателей соответствует напряжению низкого уровня, замкнутое- высокого уровня. Пока контакты кнопок не замкнуты (на обоих входах элемента напряжение низкого уровня), электрическая; цепь аналога разомкнута и лампа, естественно, не светит. Нетрудно сделать другой вывод: лампа накаливания на выходе элемента И включается только после того, как контакты обеих кнопок SB1 и SB2 окажутся замкнутыми В этом и заключается логическая связь между входными и выходными сигналами элемента И.

Теперь взгляните на Рис–1,в. На нем изображены временные диаграммы электрических процессов, дающие достоверное представление о работе логического элемента И. На входе X1 сигнал появляется первым. Как только такой же сигнал будет и на входе Х2, тут же появляется сигнал и на выходе Y, который существует до тех пор, пока на обоих входах имеются сигналы, соответствующие напряжению высокого уровня.

О состоянии и логической связи между входными и выходным сигналами элемента И дает представление так называемая таблица состояний (Рис–1, г), напоминающая таблицу умножения. Глядя на нее, можно сказать, что сигнал высокого уровня на выходе элемента будет только тогда, когда сигналы такого же уровня появятся на обоих его входах. Во всех других случаях на выходе элемента будет напряжение низкого уровня, т. е. соответствующее логическому 0

Элемент ИЛИ

Условный символ логического элемента ИЛИ — цифра 1 внутри прямоугольника (Рис–2, а). У этого элемента, как и у элемента И, может быть два и больше входов. Сигнал на выходе Y, соответствующий напряжению высокого уровня, появляется при подаче такого же сигнала на вход X1, или на вход Х2, или одновременно на оба входа. Чтобы убедиться в таком действии элемента ИЛИ, проведите опыт с его электрическим аналогом (Рис–2, б).

Лампа накаливания HL на выходе аналога будет включаться всякий раз, когда окажутся замкнутыми контакты или кнопки SB1, или SB2, или одновременно обеих (всех) кнопок Закрепить в памяти электрическое свойство элемента ИЛИ помогут временные диаграммы его работы (Рис–2,в) и таблица состояний (Рис–2,г), определяющая     логическую связь между входными и выходным сигналами.

Элемент НЕ 

Условный символ логического   элемента   НЕ — тоже цифра 1 в прямоугольнике Рис–3,а. Но у него один вход и один. выход. Небольшой кружок,  которым  начинается линия связи  выходного сигнала, символизирует логическое отрицание на выходе элемента  На языке цифровой техники НЕ означает, что этот элемент является инвертором-  электронным устройством, выходной сигнал которого противоположен входному. Иначе говоря, пока на входе элемента НЕ действует сигнал низкого уровня, на его выходе будет сигнал высокого уровня, и наоборот.

Электрический аналог элемента НЕ можно собрать по схеме,  представленной на Рис– 3, б. Электромагнитное реле К, срабатывающее при напряжении батарея GB, должно быть выбрано с группой замкнутых контактов. Пока контакты кнопки SB1 разомкнуты, обмотка реле обесточена, его контакты К остаются замкнутыми и, следовательно, лампа HL светит. При нажатии на кнопку ее контакты замыкаются, имитируя появление входного сигнала высокого уровня, в результате чего реле срабатывает. Его контакты, размыкаясь, разрывают цепь питания лампы HL-погасая, она символизирует появление на выходе сигнала низкого уровня. Попробуйте начертить самостоятельно временные диаграммы работы элемента НЕ и составить его таблицу состоянии — они должны получиться такими же, как приведенные на Рис–3, в, г.

Элемент И–НЕ 

Как мы уже говорили, логический элемент И-НЕ является комбинацией элементов И и НЕ. Поэтому на его графическом обозначении (Рис–4, а) есть знак «&»и кружок на линии выходного сигнала, символизирующий логическое отрицание. Выход один, а входов два и больше.

Разобраться в принципе действия такого логического элемента цифровой техники вам поможет его электрический аналог, собранный по схеме на Рис–4,б. Электромагнитное реле К, батарея GB и лампа накаливания HL такие же, как в аналоге элемента НЕ. Последовательно с обмоткой реле включите две кнопки (SB1 и SB2), контакты которых будут имитировать входные   сигналы. В исходном состоянии, когда контакты кнопок разомкнуты, лампа светит, символизируя сигнал высокого уровня на выходе. Нажмите на одну из кнопок во входной цепи.

Как на это реагирует индикаторная лампа? Она продолжает светить. А если нажать на обе кнопки? В этом случае электрическая цепь, образованная батареей питания обмоткой реле и контактами кнопок, оказывается замкнутой, реле срабатывает и его контакты К, размыкаясь, разрывают вторую цепь аналога-лампа гаснет. Эти опыты позволяют сделать вывод: при сигнале низкого уровня на одном или на всех входах элемента И-НЕ (когда контакты входных кнопок аналога разомкнуты) на выходе действует сигнал высокого уровня, который изменяется на сигнал низкого уровня при появлении таких же сигналов на всех входах элемента (контакты кнопок аналога замкнуты). Такой вывод подтверждается диаграммами работы и таблицей состояний, показанными на Рис–4, в, г. Обратим внимание на следующий факт: если входы элемента И-НЕ соединить вместе и подать на них сигнал высокого уровня, на выходе элемента будет сигнал низкого уровня. И наоборот, при подаче на объединенный вход сигнала низкого уровня на выходе элемента будет сигнал высокого уровня. В этом случае элемент И-НЕ, как, вероятно, вы уже догадались, становится инвертором, т. е. логическим элементом НЕ. Это свойство элемента И-НЕ очень широко используется в приборах и устройствах цифровой техники.

Элемент ИЛИ–НЕ

Элемент исключающий ИЛИ

Автоколебательный мультивибратор

При ёмкости конденсатора С = 1мкФ и изменении R от 0 до 1,5 ком. частота колебаний изменится от 300Гц до 10 кГц.

 

Ждущий мультивибратор

Изменением ёмкости и сопротивления изменяют длительность вырабатываемых импульсов.

Длительность запускающего импульса должна быть меньше длительности формируемого.

Сопротивление должно быть от 100 Ом до 2,2 к.

Триггер Шмитта

Это спусковое устройство с двумя устойчивыми состояниями. Из одного состояния в другое устройство переходит под действием входного сигнала.

Ещё он преобразует подаваемое на вход переменное напряжение синусоидальной формы в напряжение прямоугольной формы такой же частоты. Срабатывает при определённой амплитуде входного сигнала.

R S — триггер

При 0 на S и 1 на R, триггер находится в единичном состоянии. 1 на S  и 0 на R, триггер в нулевом состоянии. Если на оба входа подать 0, на выходах будет 1. Это противоречит логике его действия и считается недопустимым. 1 на обеих входах не изменит первоначального состояния триггера.

D – триггер

D – Вход приёма цифровой информации.

C – Вход тактовых импульсов синхронизации.

0 – на входе R – триггер в нулевом состоянии.

0 – на входе S – триггер в единичном состоянии.

Логика работы D – триггера в режиме приёма информации следующая: если на входе D – 1,  то по фронту тактового импульса на входе С – триггер устанавливается в единичное состояние, если на входе D – 0, то по фронту тактового импульса на входе С – триггер устанавливается в нулевое состояние.

На спады синхронизирующих импульсов D – триггер не реагирует. Каждое изменившееся состояние триггера означает запись в его память принятой информации.

Работа D – триггера в счётном режиме.

В счётном режиме триггер делит частоту входного сигнала на 2. Выполняет функцию двоичного счётчика.

 

J K – триггер

По входам R и S, он работает как RS триггер. Входы J и K – управляющие, каждый из них имеет по три входа объединённые по схеме 3И. С – вход тактовых импульсов. В режиме приёма и хранения информации он служит входом тактовых импульсов, в счётном режиме – информационным входом.

J K – триггер, работает по спаду тактовых импульсов.

Поворотный механизм инкубатора »


selhozpro.ru

Микросхема 7453

7453

Описание

Микросхема 7453 (74H53) содержит логический элемент 4ИЛИ-НЕ с расширяющими входами. Входы этого элемента соединены с выходами четырех двухвходовых элементов И (серия 7453) или трех двухвходовых и одного трехвходового элементов И (серия 74H53).

Работа схемы

На выходе Q (серия 7453) формируется напряжение низкого уровня лишь в том случае, когда на входы А и В, или С и D, или Е и F, или G и Н подается напряжение высокого уровня.

Расширяющие входы микросхемы 7453 (74H53) должны оставаться открытыми, если они не используются.

Интегральная микросхема серии 74H53 содержит один логический элемент И с тремя входами, а также три логических элемента И с двумя входами.

В технической литературе эти логические микросхемы 74H53 иногда обозначаются как схемы AOI (И-ИЛИ с инвертированием). Такое обозначение не очень удачно, поскольку логический элемент ИЛИ и инвертор вместе образуют логический элемент ИЛИ-НЕ. Так как в данной схеме выход логического элемента ИЛИ не выведен отдельно, его выходной сигнал всегда инвертируется, то есть в каждом случае реализуется функция ИЛИ-НЕ.

Применение

Реализация логических функций И-НЕ, ИЛИ-НЕ.

Производится следующая номенклатура микросхем: 7453, 74H53.

Технические данные

Тип микросхемы 7453
Время задержки прохождения сигнала, нс 10,5
Ток потребления, мА 5


Состояние микросхем 7453

Входы Выход
A B C D E F G H Q
1 1 X X X X X X 0
X X 1 1 X X X X 0
X X X X 1 1 X X 0
X X X X X X 1 1 0
Все другие комбинации 1

Состояние микросхем 74H53

Входы Выход
A B C D E F G H I Q
1 1 X X X X X X X 0
X X 1 1 X X X X X 0
X X X X 1 1 1 X X 0
X X X X X X X 1 1 0
Все другие комбинации 1

www.microshemca.ru

Справочник «Цифровые Интегральные Микросхемы»

Справочник «Цифровые Интегральные Микросхемы»
[ Содержание ]


2.4.2 Микросхемы типа ЛА, ЛИ

Чтобы рассмотреть схемотехнику, составим таблицу функций элементов И,
И-НЕ для двух входов А и В (простейший вариант). Каждая переменная
А и В моделируется электронным ключом, который можно замкнуть или разомкнуть.
Если ключи соединены последовательно, то они работают согласно логике И: ток
в цепи появится, если замкнуть оба ключа: и А и В. Если активными входными
сигналами считать замыкание ключей А и В и назвать это событие логической 1,
то, последовательно перебирая состояние этих ключей, составим таблицу входных
и выходных данных для элементов И и И-НЕ.

Таблица состояний
Логический
элемент
Входные
переменные
Выходная
функция
А B И НЕ-И
0 0 0 1
0 1 0 1
1 0 0 1
1 1 1 0

Рассмотрим способ реализации логической операции И-НЕ на элементах ТТЛ. На рис. 2.8, а приведена
принципиальная схема двухвходового логического элемента И-НЕ.

Рис. 2.8.а. Принципиальная схема логического элемента.

Подавая от ключей S1 и S2 на входы А и В напряжение высокого В и низкого Н уровней,
составим таблицу выходных уровней элемента.

Таблица состояний логического элемета
Вход Выход
Q(НЕ-И)
Вход Выход
Q(НЕ-И)
А B A B
Н Н В 0 0 1
Н В В 0 1 1
В Н В 1 0 1
В В Н 1 1 0

Напряжение низкого уровня Н появляется на выходе Q, когда
на обоих входах А и В присутствует высокое напряжение В.
Условное графическое обозначение двухвходового логического
элемента показано на рис 2.8, в

Рис 2.8.в. Условное обозначение элемента.

Среди простейших ИС ТТЛ преобладают элементы И, И-НЕ.
Каждый из корпусов ИС типа ЛА и ЛИ содержит от двух до
четырех логических элементов, а микросхемы ЛА2 и ЛА19
содержат по одному логическому элементу И-НЕ на восемь
и двенадцать входов соответственно.

Цоколевки микросхем типа ЛА и ЛИ и их условные графические
обозначения приведены на рис. 2.9, а основные параметры даны
в табл. 2.3.

Рис 2.9. Условные обозначения и цоколевки микросхем ЛИ

Рис 2.9. Условные обозначения и цоколевки микросхем ЛА

Следует особо выделить группу микросхем, логические элементы
которых имеют выходы с открытым коллектором (ЛА7…ЛА11, ЛА13. ЛА18),
(ЛИ2, ЛИ4, ЛИ5). Схема двухвходового логического элемента И-НЕ с
открытым коллектором показана на рис. 2.10, а.

Рис. 2.10а. Принципиальная схема логического элемента И-НЕ

Для формирования выходного перепада напряжения к выходу такого
элемента необходимо подключить внешний нагрузочный резистор Rн.
Такие микросхемы применяются для обслуживания сегментов индикаторов,
зажигания ламп накаливания, светодиодов (рис. 2.10,б).

Рис. 2.10б. Схема подключения ламп накаливания и светодиодов

При необходимости в схемах можно использовать элемент ТТЛ
с двухтактным выходом. Для некоторых микросхем с открытым
коллекторным выходом (ЛА11) нагрузку можно подключать к более
высоковольтному источнику питания (рис. 2.10,в).

Рис. 2.10в. Схема подключения нагрузки к высоковольтному источнику

Такое включение необходимо для зажигания газоразрядных и
электролюминесцентных индикаторов. Выходы с открытого коллектора
используют для подключения обмоток реле.

Выходы нескольких элементов с открытым коллектором
можно присоединять к общей нагрузке Rн (рис. 2.10, г).

Рис. 2.10г. Схема подключения нескольких элементов к общей нагрузке

Такое подключение позволяет реализовать логическую функцию И,
называемую «монтажное И». Схему (рис. 2.10. г) используют
для расширения числа входов логического элемента.

Следует помнить, что двухтактные выходы ТТЛ нельзя
соединять параллельно, это приводит к токовой перегрузке
одного из элементов.

Многовходовые составные логические элементы с открытым
коллектором и общим сопротивлением нагрузки Rн реализуются
наиболее просто, однако они не позволяют получить
предельное быстродействие. Более лучший способ
увеличения числа входов осуществляется с помощью
специальной микросхемы-расширителя, имеющей
дополнительные выводы коллектора и эмиттера
фазоразделительного каскада VT2 (рис. 2.11).
Одноименные вспомогательные выводы нескольких таких
элементов можно объединять.

Рис. 2.11а. Принципиальная схема 2И-НЕ с дополнительными выводами коллектора и эмиттера.

Рис. 2.11б. Условное обозначение расширителя и способ соединения нескольких микросхем.

Микросхема К531ЛА16 (магистральный усилитель) может
передавать данные в линию с сопротивлением 50 Ом.

Микросхемы ЛА17, ЛА19 — это логические элементы И-НЕ с
тремя состояниями на выходе, т. е. они имеют дополнительный
вход /ЕО (Enable output), дающий разрешение по выходу.
На рис. 2.12 показана схема элемента, который имеет третье
выходное состояние Z, когда выход размыкается.

Рис. 2.12. Принципиальная схема логического элемента с тремя состояниями на выходе.

Для этой цели в схему стандартного сложного инвертора ТТЛ вводится
дополнительный инвертор DDI и диод VD2. Если на этот вход /ЕО подать
от переключателя S1 напряжение высокого уровня — 1, то выходное
напряжение инвертора DD1 станет низким, т. е. катод диода VD2 будет
практически соединен с корпусом. Из-за этого коллектор транзистора
VT2 будет иметь нулевой потенциал, т. е. транзистор VT2 будет закрыт.
Транзисторы VT3 и VT4 будут находиться в режиме отсечки, т. е.
оба закрыты. Следовательно, выходной вывод как бы «висит» в воздухе,
микросхема переходит в состояние Z с очень большим выходным сопротивлением.
Если на вход ЕО подается разрешающий низкий уровень — О, то логический
элемент И-НЕ работает как в обычном режиме.

Таблица состояний логического элемента.
Вход Выход
/EO I /Y
0 0
1
1
0
1 0
1
Z

Такие логические элементы разработаны специально для
обслуживания проводника шины данных. Если к такому
проводнику присоединить много выходов, находящихся в
состоянии Z, то они не будут влиять друг на друга.
Активным передающим сигналом должен быть лишь один
логический элемент, только от его выхода в проводник
шины данных будет поступать информация. Следовательно,
соединенные вместе выходы не должны быть одновременно активными.

Чтобы сигналом разрешения (низкий уревень — О) , подаваемым
на вход /EO, подключался к проводнику выход только одного
логического элемента, необходимо предусмотреть дополнительный
(защитный) временной интервал, т. е. переключать входы /ЕО
различных элементов с паузой. Сигналы разрешения, даваемые
выходам разных элементов, не должны
перекрываться.

Микросхема К531ЛА19-это 12-входовый логический элемент И-НЕ с
дополнительным инверсным входом /ЕО. Сигнал появится на его
выходе, если на вход /ЕО подано напряжение низкого уровня — О.
Выход логического элемента перейдет в разомкнутое состояние Z,
если на вход /ЕО подается напряжение высокого уровня. В состоянии
Z элемент потребляет ток Iпот.z=25 мА. Время задержки перехода
выхода к разомкнутому состоянию tзд.1z= 16 нс, время задержки
перехода выхода tзд.0z= 12 нс (от напряжения низкого выходного
уровня), при условии, что Сн = 15 пФ [1].


www.asvcorp.ru

Микросхема ИЛИ-НЕ 7402. OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

Микросхема ИЛИ-НЕ 7402

Микросхема, содержащая единственную логическую схему ИЛИ-НЕ, показана на рис. 9.26. Напряжения на двух входах А и В показаны как последовательности импульсов различной длительности с амплитудой 1 В. Схема ИЛИ-НЕ вводится с помощью вызова подпрограммы (командой X) в которой узлы 1, 2 и 3 относятся ко входам А и В и выходу Y соответственно. При вызове подпрограммы устройство называется 7402. Окончательный вид входного файла:

Digital Circuit Using NOR gate

VCC 4 0 5V

X 1 2 3 7402

V1 1 0 PWL(Сs 0V 0.1ms 1V 1s 1V 1.0001s 0V

+2s 0V 2.0001s 1V 3s 1V 3.0001s 0V 4s 0V 4.0001s 1V 5s

+1V)

V2 2 С PWL(0s 0V 1.5s 0V 1,50001s 1V 2.5s 1V 2.50001s 0V

+3.5s 0V 3.50001s 1V 3.7s 1V 3.70001s 0V 5s 0V)

R 4 3 100k

.lib eval.lib

.tran 0.01ms 5s

.probe

.end

Рис. 9.26. Схема ИЛИ-НЕ с двумя входами

В приложении Е можно найти описание модели

.subckt 7402 А В Y …

в котором показана вся подпрограмма. Ее не нужно включать во входной файл, достаточно ссылки на библиотеку EVAL.LIB, которая содержит всю необходимую информацию. В Probe получите напряжения v(1) и v(2), отображающие входные сигналы A и B, и напряжение v(3), отображающее выходной сигнал Y. Ваши результаты должны соответствовать приведенным на рис. 9.27, который показывает сигналы в виде трех отдельных графиков. В совокупности они просто представляют собой диаграмму синхронизации для нашей логической схемы.

Рис. 9.27. Входное и выходное напряжения в схеме ИЛИ-НЕ 

В распечатке выходного файла (рис. 9.28) показана только часть общего файла. Распечатка параметров модели была опущена, чтобы сэкономить место. Обратите внимание, что аналого-цифровые команды реализуются в форме вызова подпрограмм, автоматически генерируемых подпрограммой 7402. Они имеются для каждого из трех узлов ИЛИ-НЕ. Команды для источника питания цифровой схемы также генерируются автоматически. Обратите внимание на листинг $G_DPWR=5 V наряду с другими узловыми напряжениями.

Digital Circuit Using NOR gate

VCC 4 0 5 V X 1 2 3 7402

V1 1 0 PWL(0s 0V 0.1ms 1V 1s 1V 1.0001s 0V

+2s 0V 2.0001s 1V 3s 1V 3,0001s 0V 4s 0V 4.0001s 1V 5s 1V)

V2 2 0 PWL (0s 0V 1.5s 0V 1.50001s 1V 2.5s 1V 2.50001s 0V

+3.5s 0V 3,50001s 1V 3.7s 1V 3.70001s 0V 5s 0V)

R 4 3 100k

.opt nopage

.lib eval.lib

.trail 0.01ms 5s

.probe

.end

**** Generated AtoD and DtoA Interfaces ****

* Analog/Digital interface for node 3

* Moving X.U1:OUT1 from analog node 3 to new digital node 3$DtoA

X$3_DtoA1

+ 3$DtoA

+ 3

+ $G DPWR

+ $G_DGND

+ DtoA_STD

+ PARAMS: DRVH= 96.4 DRVL= 104 CAPACITANCE= 0

*

* Analog/Digital interface for node 1

* Moving X.U1:IN1 from analog node 1 to new digital node 1$AtoD

X$1_AtoD1

+ 1

+ 1$AtoD

+ $G_DPWR

+ $G_DGND

+ AtoD_STD

+ PARAMS: CAPACITANCE= 0

* * Analog/Digital interface for node 2

* Moving X.U1:IN2 from analog node 2 to new digital node 2$AtoD

X$2_AtoD1

+ 2

+ 2$AtoD

+ $G_DPWR

+ $G_DGND

+ AtoD_STD

+  PARAMS: CAPACITANCE= 0

* Analog/Digital interface power supply subcircuits X$DIGIFPWR 0 DIGIFPWR

**** Diode MODEL PARAMETERS

**** BJT MODEL PARAMETERS

**** Digital Input MODEL PARAMETERS

**** Digital Output MODEL PARAMETERS

**** Digital Gate MODEL PARAMETERS

**** Digital IO MODEL PARAMETERS

**** INITIAL TRANSIENT SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG С

NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE

( 1) 0.0000  ( 2) 0.0000  ( 3) 3.5028  ( 4) 5.0000

($G_DGND)    0.0000 ($G_DPWR)    5.0000

(X$1_AtoD1.1) .0915 (X$1_AtoD1.2) .0457

(X$1_AtoD1.3) .8277 (X$2_AtoD1.1) .0915

(X$2_AtoD1.2) .0457 (X$2_AtoD1.3) .8277

DGTL NODE : STATE DGTL NODE : STATE DGTL NODE : STATE DGTL NODE : STATE

( 2$AtoD) : 0     ( 3$DtoA) : 1     ( 1$AtoD) : 0

Рис. 9.28. Выходной файл при анализе схемы ИЛИ-НЕ

В качестве упражнения измените сигналы синхронизации для двух входов так, чтобы они создали области совпадения, отличные от уже использованных, и выполните моделирование снова. Опираясь на ваши теоретические сведения о работе схемы ИЛИ-НЕ, проверьте результаты.

В заключение замените схему 7402 на логическую схему И 7408 и проведите аналогичный анализ.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

it.wikireading.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о