Интегральные логические схемы

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.