12 | 12 | 2018
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 3770
Просмотры материалов : 9092510

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Mail.Ru]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 15 гостей
  • 3 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Основні логічні елементи PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
03.01.2017 13:12

Основні логічні елементи

У гл. 1 ми познайомилися з інтегральними схемами, логічними родинами окремих мікросхем і блоками харчування, а тепер розглянемо основні логічні елементи і найбільш універсальний прилад для пошуку несправностей в цифрових схемах - логічний пробник. У додатку 2 наведено конструкція логічного пробника, який можна використовувати для перевірки логічних станів в ТТЛ і КМОП-схемах.

 

2.1. Логічні діаграми

 

У новачків викликає здивування той факт, що цифрові схеми виглядають зовсім не так, як аналогові. У них майже немає таких звичних дискретних елементів, як резистори, діоди і транзистори. Цифрові пристрої побудовані в основному на інтегральних схемах, що містять логічні елементи, тригери, що запам'ятовують пристрої і т. П., А дискретні елементи, за винятком розв'язують конденсаторів, зустрічаються дуже рідко.

У гл. 1 ми говорили про такі достоїнства інтегральних схем, як економічність і надійність. Разом з тим застосування інтегральних схем означає зовсім новий підхід в електроніці: складний пристрій складається тепер з взаємопов'язаних «цеглинок» - інтегральних схем. Тому діагностика несправності зводиться до локалізації та заміні дефектного «цеглинки» (зазвичай однією інтегральної схеми). Однак для успішної діагностики потрібно добре розбиратися в логічних функціях і електричних характеристиках кожного «цеглинки», що не тільки прискорить відшукання несправностей мікросхеми, але і допоможе в вирішенні більш складних завдань.

 

2.2. цифрові сигнали

 

Перш ніж розглядати основні логічні елементи, що застосовуються в цифрових схемах, згадаємо про один істотній відмінності цифрових схем від аналогових. Читачі, звичайно, знають про те, що в електронних схемах сигнали представляються напругою і струмами. У цифрових схемах сигнали існують тільки на дискретних «поверхах» або рівнях, а проміжні стану не допускаються. Звичайна (позитивна) логіка базується всього на двох станах, які називаються логічним 0 (низький рівень) і логічної 1 (високий рівень).

В аналогових схемах сигнали можуть мати нескінченне число рівнів напруги або струму і плавно переходять з одного рівня на інший; в цифрових же схемах зміна напруг або струмів відбувається різко і швидко.

 

2.3. трістабільний логіка

 

Більшість складних мікросхем, призначених для мікропроцесорних систем, розроблені з урахуванням можливості їх підключення до шини. До шині дозволяється приєднувати виходи і входи декількох мікросхем, тому виникає небезпека одночасної появи на шині конфліктуючих логічних рівнів.

Щоб подолати ці труднощі, потрібні логічні пристрої, які не тільки формують на своїх виходах логічний 0 і логічну 1, але і при необхідності відключаються від шини. По суті, в них з'являється третя, високоімпедансное стан, тому такі пристрої (мікросхеми) відносять до сімейства трістабільний (трехустойчівой) логіки.

Спеціальний вхідний сигнал, зазвичай званий дозволом EN або вибором кристала CS, переводить трістабільний мікросхему в робочий стан. Сигнал EN (CS) може бути активним при високому або низькому рівні: в першому випадку вихідні сигнали мікросхеми дійсні, коли EN або CS відповідає логічній 1, а в другому - логічного 0. Сигнал з активним низьким рівнем позначається невеликим гуртком в місці його входу ( рис. 2.1).

 

 

Мал. 2.1. Порівняння звичайних і трістабільний логічних схем:

а -звичайна логічна схема; б - трістабільний логічна схема (дозволяється високим рівнем EN); в - трістабільний логічна схема (дозволяється низьким рівнем EN)

 

2.4. Логічні рівні

 

Під логічними рівнями розуміють діапазони напруг, що використовуються для представлення логічних станів 0 та 1. Не дивно, що логічні рівні для КМОП-схем істотно відрізняються від рівнів для TTЛ-схем. Дійсно, рівні для КМОП-схем даються щодо напруги харчування (воно варіюється в діапазоні від +3 до +15 В), а для ТТЛ-схем рівні фіксовані. Значення логічних рівнів наведені в табл. 2.1.

 

 

2.5. запас завадостійкості

 

В ідеальному випадку інтерпретація логічних рівнів не повинна викликати ні невизначеності, ні неоднозначності. На жаль, в реальних сигналах завжди діють перешкоди (шум). Отже, найважливішим властивістю логічних схем стає здатність пригнічувати перешкоди. Особливо це відноситься до пристроїв, що працюють в умовах сильних електричних перешкод, наприклад на металургійному заводі або судноверфі.

Здатність логічної схеми придушувати перешкоди вимірюється запасом завадостійкості і визначається як різниця між мінімальними значеннями вихідного до вхідного напруги в стані високого рівня до максимальними значеннями вихідного, і вхідного напруги в стані низького рівня.

Запас завадостійкості для стандартних ТТЛ-схем серії 7400 зазвичай становить 0,4 В, а для КМОП-схем дорівнює 1/3 V DD (рис. 2.2).

 

 

Мал. 2.2. Логічні рівні КМОП - і ТТЛ-схеми

 

2.6. Логічні елементи

 

Позначення основних логічних елементів відповідно до англійського (BS) і американським (MIL / ANSI) стандартами показані на рис. 2.3. У Великобританії широко поширений американський стандарт, і лише деякі фірми йдуть стандарту BS [2] . Розглянемо коротко функції логічних елементів, наведених на рис. 2.3.

 

 

Мал. 2.3. Позначення і таблиці істинності основних логічних елементів.

 

Буфер. Буфер не змінює логічного стану цифрового сигналу, т. Е. Логічна 1 (або 0) на вході викликає логічну 1 (або 0) на виході. Буфери зазвичай застосовуються для підвищення здатності навантаження по струму, а також формування логічних рівнів, що діють в інтерфейсі (пристрої сполучення).

Інвертор. Інвертор здійснює доповнення логічного стану, т. Е. Логічна 1 на вході викликає логічний 0 на виході і навпаки. Крім того, інвертори підсилюють сигнал по струму і, як буфери, застосовуються в схемах інтерфейсів.

Елемент І. На виході елемента І логічна 1 з'являється, якщо тільки всі входи одночасно знаходяться в стані логічної 1. Всі інші комбінації входів призводять до утворення на виході логічного 0.

Елемент НЕ-І. На виході елемента НЕ-І утворюється логічний 0, коли всі виходи одночасно знаходяться в стані логічної 1. Будь-яка інша комбінація входів викликає поява на виході логічної 1. Отже, елемент НЕ-І - це просто елемент І з інвертованим виходом; гурток на виході показує цю інверсію.

Елемент АБО. На виході елемента АБО з'являється логічна 1, якщо хоча б один з входів знаходиться в стані логічної 1. Іншими словами, вихід елемента АБО відповідає логічному 0, якщо стану всіх входів одночасно рівні логічного 0.

Елемент НЕ-АБО. Елемент НЕ-АБО видає на виході логічну 1, якщо тільки всі його входи одночасно знаходяться в стані логічного 0. Будь-яка інша комбінація входів викликає поява на виході логічного 0. Неважко помітити, що цей елемент є елементом АБО з інвертованим виходом. Як і раніше на інверсію вказує невеличкий гурток на виході елемента.

Елемент виключає АБО. Вихід елемента виключає АБО (суматора по модулю 2) відповідає логічній 1, якщо один з входів знаходиться в стані логічної 1, а інший - в стані логічного 0. На виході з'являється логічний 0, коли логічні стану обох входів однакові. Відзначимо, що інвертори і буфери мають по одному входу, елементи виключає АБО - два входи, а решта логічні елементи можуть мати до восьми входів.

 

2.7. таблиці істинності

 

У таблицях істинності на рис. 2.3 в зручній формі представлені функції логічного елемента. Для логічного елемента з n входами виходить 2 n вхідних комбінацій, т. Е. Двовходовий елемент має чотири вхідні комбінації, а трехвходовий - вісім і т. Д.

 

Інтегральні схеми

Логічні сімейства

Блоки живлення

Пошук несправностей в блоці живлення

Основні логічні елементи

Схема охоронної сигналізації

Відстеження логічних станів

Моностабільний і бістабільні схеми

Таймери

Пошук несправностей в схемах з таймерами

Мікропроцесори

Мікропроцесорні системи

Пошук несправностей в мікропроцесорах

Практичні схеми ЗУПВ

Пошук несправностей в напівпровідникової пам'яті

Мікросхеми для введення-виведення

Інтерфейси

Мікропроцесорні шини

Довідкові дані по мікросхем

Стабілізований блок живлення

Логічний пробник

Логічний пульсатор

Генератор імпульсів

Тестер цифрових мікросхем

Індикатор струму

Цифровий лічильник-частотомер

Осциллограф

Таблиця позначень основних логічних елементів

Обновлено 03.01.2017 13:54
 
Для тебя
Читай
Товарищи
Друзья