Элемент НЕ

Логика работы логического элемента НЕ (инвертора) представлена в табл. 4.17, на основе которой получают выражение для выходной булевой функции F = .

Схема элемента НЕ, его условное графическое изображение и временные диаграммы работы показаны на рис. 4.3.

Табл.4.3

Х	F

Рисунок 4.17- Элемент НЕ: а) – схема;

б) – условное графическое обозначение;

в) – временные диаграммы работы

Схема элемента НЕ включает:

- VT1 — кремниевый транзистор n-p-n типа;

-резисторы в цепи коллекторной нагрузки R_K и базы R_Б,

- U_cc — источник питания.

Такую схему часто называют транзисторным ключом.

Транзистор VT1 может находиться в трех основных режимах:

-отсечки коллек­торного тока (закрытое состояние),

-насыщения (открытое состояние)

-активной ра­боты (усиление).

В режиме отсечки коллекторный и базовый переходы закрыты (на вход подан низкий уровень напряжения U_IL), в цепи коллектора протекает очень ма­лый обратный ток коллекторного перехода I_КО < 1 мкА и на коллекторе транзистора устанавливается высокий уровень напряжения, определяемый из выражения

U_oh = U_cc - I_КО ∙ R_k. ≈ U_сс

В режиме насыщения (на вход подан высокий уровень напряжения U_0h) на кремниевом переходе база-эмиттер прямое падение напряжения равно U_БН = U*= 0,8 В, через коллектор протекает максимально возможный ток, который называет­ся током насыщения коллектора I_кн.

Значение этого тока находят из соотношения

Iкн = (Uсc - U_kh) / R_k.

где U_кн = U_ol < 0,4 В — напряжение на коллекторе насыщенного транзистора.

На­пример, для типовых значений U_cc = 5 В, R_K = 1 кОм получим для тока I_кн ≈ 5 мА.

Уменьшение длительности переходных процессов обеспечивается схемой элемента НЕ (рис. 4.18, а), в которой вместо резистора R_Б включены два последова­тельно включенных диода VD1 и VD2.

Рисунок 4.18- Элемент НЕ с диодами в цепи базы

а) –схема; б) –временные диаграммы базовых токов

Диоды VD1 и VD2 называются смещающими, поскольку они смещают порого­вый уровень входного открывающего напряжения в большую сторону на значение 2U*.

Емкость С_Б называется ускоряющей (форсирующей), поскольку она при вклю­чении быстро заряжается, увеличивая при этом прямой ток базы I_Б1 > I_БН, а при вы­ключении быстро разряжается, создавая обратный, выключающий ток с амплитудой I_Б2. Этот ток ускоряет рассасывание избыточного заряда в базе транзистора.