Потенциально-импульсная система элементов

В потенциально-импульсной системе элементов используют потенциальные и импульсные информационные сигналы. В этой системе применяют как чисто им­пульсные и потенциальные элементы, так и специальные потенциально­импульсные схемы на основе диодов, транзисторов и трансформаторов. Потенци­ально-импульсные элементы широко применялись в компьютерах первого и второго поколений; сейчас их используют в специализированных цифровых устройствах. Потенциально-импульсные элементы по энергопотреблению занимают промежуточ­ное положение в сравнении с импульсными и потенциальными схемами. Схема по­тенциально-импульсного диодно-трансформаторного логического элемента И ИЛИ, который реализует функцию — импульсные сигналы; II ₁ II₂ — потенциальные сигналы, показана на рис. 2.34,а. Наличие импульса положи­тельной полярности заданной амплитуды отображает лог. 1, а его отсутствие — лог. 0. Низкий уровень потенциального сигнала кодирует лог. 1, высокий уровень — лог. 0.

В диодно-трансформаторной схеме И ИЛИ диоды VD1 и VD 2 выполняют роль ключей: они открываются в том случае, если на аноде действует отпирающий поло­жительный импульс, а на катоде — потенциал земли. При этом к первичной обмотке W₁₁ или W₁₂ прикладывается импульс напряжения, который трансформируется на выходной обмотке W ₂ трансформатора Тр (рис. 2.34, б). Резистор R _ш и диод Д_ш об­разуют шунтирующую (демпфирующую) цепь, которая уменьшает выходные яосле- импульсные колебания. При наличии на потенциальных входах П₁ и П₂ высокого уровня напряжения, диоды VD1 и VD 2 закрываются, и первичные обмотки отключа­ются от импульсов напряжения: на выходе импульсный сигнал отсутствует.

Схема потенциально-импульсного элемента И ИЛИ с усилителем- формирователем на выходе показана на рис. 2.35. Усилитель-формирователь по­строен на транзисторе VT1 с импульсным трансформатором Тр2 в электрической цепи коллектора.

Основное назначение усилителя-формирователя состоит в том, чтобы обеспе­чить выходной сигнал необходимой формы (обычно прямоугольный), амплитуды и длительности. В исходном состоянии транзистор п-р-п типа VT1 закрыт отрицатель­ным напряжением смещения EСМ = -1 В, которое подается через обмотку W2трансформатора Тр1 на базу, ток в электрической цепи коллектора не протекает, и выходной импульс отсутствует.

При совпадении импульсного и потенциального сигналов на входах обмоток W11 или W12 или обеих одновременно) на выходной обмотке трансформатора Тр1 индуцируется напряжение, которое компенсирует запирающее напряжение и откры­вает транзистор VT1. Потенциал между коллектором и эмиттером насыщенного транзистора близок к нулю, поэтому напряжение источника питания UCC практически полностью прикладывается к обмотке WК трансформатора Тр2. На выходной обмот­ке WH формируется импульс напряжения с постоянной амплитудой Um = (UCCWH )/WK. Длительность выходного импульса определяется временем заряда эмиттерным током конденсатора Сэ до уровня напряжения, которое закрывает тран­зистор VT1. Цепь из резистора Rш и диода Дш уменьшает послеимпульсные выбросы во вторичных обмотках трансформаторов.

Для повышения надежности и помехоустойчивости цифровых систем исполь­зуют мажоритарные логические элементы. Мажоритарные элементы, инвертор, кон­станты “0” и “1” создают функционально полную систему логических элементов.

Мажоритарный логический элемент имеет непарное количество входов п = 3, 5, 7,... и один выход, состояние которого определяется по большинству входов. В ми­нимизированной дизъюнктивной нормальной форме мажоритарной функции в каж­дом произведении имеется т = (и+1)/2 переменных без инверсии. Например, мажо­ритарная функция для п = 3 имеет вид:

В 1960 г. была введена операция мажоритарности с символическим изображе­нием #. В этом случае мажоритарная функция на п входов имеет вид:

М(Х1,Х 2,.... Хn) = Х1#X2#X3#...#Xn

Наибольшее практическое применение нашли мажоритарные элементы с ко­личеством входов n = 3 (рис. 2.36) реже — с n = 5.

Микросхема КР1533ЛГ13 (рис. 2.36, в) представляет собой три мажоритарных элемента с общим входом стробирования Е. При Е = 0 логическое состояние каждо­го выхода определяется совпадением единиц на любых двух входах из трех. Если Е = 1, то выходы элементов повторяют состояние третьего входа.