Схемы элементов диодной логики

Простейшие схемы можно построить на диодах:

Значение выходного напряжения равно наибольшему из значений U входных. Диоды отсекают отрицательные сигналы U входных. Потенциал на выходе будет высоким («логич.1») при наличии высокого потенциала положительной полярности хотя бы на одном входе. Y=X₁ XÚ₂

Диодная схема «И»: Если хотя бы на одном входе «логич.0», низкий потенциал земли, диод открыт и его малое прямое сопротивление шунтирует сопротивление нагрузки R_Н: U_ВЫХ U®_ПР.VD.

При подаче на все входы положительного напряжения, близкого к U_ИП, все диоды закрываются, и выходное напряжение будет равно падению напряжения на нагрузке.

Y=X₁XÙ₂

Рассмотрим подробнее работу схемы «И»:

Пусть R_б=1кОм; R_Н=4кОм; U_ИП=5В; U_ПР.VD=0.7В; U_КЭ=0.3В.

1). U⁰_ВХ=0.3В

U_ВЫХ=U_КЭ+U_ПР.VD=1В

2). U¹_ВХ=5В

U_ВЫХ=4 ^. 5/(1+4)=4В

U⁰_ВХ=0.3В U¹_ВХUD=5В _ВХ=4.7В

U⁰_ВЫХ=1В U¹_ВЫХUD=4В _ВЫХ=3В

Это показывает основные недостатки диодной логики: логические уровни на входе

и выходе отличаются, отличаются и перепады, причем, в сторону уменьшения. Эти схемы имеют очень низкую нагрузочную способность.

Проанализируем работу схем «И», «ИЛИ» при обрыве входной цепи: обрыв входной цепи элемента «ИЛИ» равносилен 0 на данном входе; обрыв входной цепи элемента «И» (оставление его неподключенным) эквивалентен 1 на данном входе.

Недостатки диодной логики:

1.
Отсутствие усиления сигнала;

2.
Низкая нагрузочная способность. Нельзя к выходам подключить несколько ….

Для преодоления недостатков в схему диодной логики вводят на выходе элемент усиления – транзистор, получаем ДТЛ – диодно-транзисторная логика. Схема базового элемента ДТЛ:

Выходной транзистор обеспечивает усиление сигнала, поднимает уровень U_ВЫХ, но одновременно он является инвертором, т.е. имеем схему «И-НЕ». Когда на базе транзистора высокий потенциал («логич.1»), транзистор будет открыт и U_ВЫХ 0.®

Эту схему можно усовершенствовать: для уменьшения входного тока при U⁰_ВХ, входную цепь усложняют, вводя эмиттерный повторитель. Это также повышает помехоустойчивость и быстродействие. Для улучшения выходных характеристик выходной каскад выполняют по схеме сложного инвертора.

Высокопороговая логика (серия К511, например, К511ЛА4).

Вместо диодов смещения стоит стабилитрон VD6 с U_СТ 7 В.»=6,9 В, что обеспечивает высокий порог срабатывания

X₁ XÙ₂ XÙ₃ XÙ₄

Y=

• 
  логическая функция

« И-НЕ»

Основные параметры: напряжение ИП 15 В, допускается от 11 В до 20 В. Пороговые напряжения U⁰_ПОР=6 В, U¹_ПОР=8 В (входные) U⁰_{ВЫХ МАХ}=1,5 В, U¹_{ВЫХ МИН}=13,5 В.