Логические элементы (узлы) предназначены для выполнения различных логических (функциональных) операций над дискретными сигналами при двоичном коде их представления.
Преимущественное распространение получили логические элементы потенциального типа. В них используются дискретные сигналы, нулевому значению которых соответствует уровень низкого потенциала, а единичному значению - уровень высокого потенциала (отрицательного или положительного). Связь потенциального логического элемента с предыдущим и последующими узлами в системе осуществляется непосредственно, без применения реактивных компонентов. Благодаря этому преимуществу именно потенциальные логические элементы нашли почти исключительное применение в интегральном исполнении в виде микросхем.
Логические биполярные микросхемы чаще выполняют на транзисторах типа p-n-p с напряжением питания Ек › 0. Этим объясняется, что используемые здесь сигналы имеют положительную полярность. Уровню высокого положительного потенциала (<<1>>) на выходе соответствует закрытое состояние транзистора. А уровню низкого потенциала (<<0>>) - его открытое состояние. С этой точки зрения, в частности, и следует понимать действие сигнала на входе логического элемента, имеющего непосредственную связь с другими элементами конкретной схеме. Для упрощения, уровень низкого потенциала полагаем равным нулю, а процесс перехода транзистора из одного состояния в другое - достаточно быстро.
Логические интегральные микросхемы являются элементами, на основе которых выполняются схемы цифровой техники.
Существуют логические элементы в микросхемном исполнении, представляющие комбинацию простейших элементов и позволяющие осуществлять более сложные логические операции.
К основным параметрам логических элементов относятся функциональные возможности элемента, быстродействие, потребляемая мощность и помехоустойчивость.
Функциональные возможности логического элемента определяются коэффициентом разветвления mпо выходу и коэффициентом объединенияmпо входу. Под коэффициентом разветвления n логического элемента понимают количество входов аналогичных элементов, которое может быть подключено к его выходу, а под коэффициентом объединения m -число входов, которое может иметь элемент. Иными словами, коэффициент nхарактеризует нагрузочную способность микросхем.
Чем выше коэффициенты mи n, тем меньше количество микросхем для создания конкретного устройства. Препятствием для увеличения коэффициента n является ухудшение других показателей элемента или нарушение нормального режима его работы. Нагрузочная способность активного логического элемента существенно зависит от типа используемого в нем выходного транзисторного каскада (инвертора). Для увеличения нагрузочной способности к выходу элемента в случае необходимости подключают буферный усилитель с мощным многотранзисторным инвертором. Буферный усилитель входит в состав сери интегральных микросхем.
Быстродействие характеризует время реакции логического элемента на изменении сигналов на входах.
Показателем быстродействия логических микросхем является среднее время задержки прохождения сигналов через элемент.
Логические микросхемы подразделяются на сверхбыстродействующие, быстродействующие, среднего быстродействия и низкого быстродействия.
Существенным параметром логических элементов является так же потребляемая мощность от источника питания в зависимости от типа мощность, потребляемая логической микросхемой, составляет 250 мВт - 1 мкВт. Ее обычно определяют по средней мощности, потребляемой элементом в состоянии <<1>> и <<0>>. Потребляемая мощность связана с быстродействием микросхем. В частности, микросхемы, потребляющие большую мощность, отличаются, как правило, и высоким быстродействием.
Помехоустойчивость характеризует меру невосприимчивостью логических элементов к изменению своих состояний под воздействием напряжения помех. Помехи, действующие на входе логической микросхемы, подразделяются на статические и импульсные. Статическими называют помехи, напряжения которых остается постоянным в течение времени, значительно превышающим деятельность переходных процессов в схеме. Причиной их появления являются падения напряжения в проводниках, соединяющих микросхемы в устройстве. Статическая помехоустойчивость характеризуется максимальным напряжением помехи, которое может быть подано на вход логического элемента не вызывая при этом его ложного срабатывания.
Импульсные помехи обуславливаются различными наводками от соседних работающих установок. По аналогии со статической помехоустойчивостью, импульсной помехоустойчивостью характеризуется напряжением импульса, величина которого зависит от формы и длительности импульса.
К действию помех наиболее чувствительны микросхемы, имеющие низкий перепад логических уровней. На помехоустойчивость оказывает влияние вид схемы, режим работы транзисторов, напряжение источников питания и т.д. и т.п.
Помимо логических элементов на биполярных транзисторах промышленностью выпускаются так же логические элементы на полевых транзисторах. К числу их преимуществ относятся низкая потребляемая мощность (менее 1 мкВт), упрощенная технология получения высокая нагрузочная способность.
Исследование узлов и систем автоматического регулирования
Объектом исследования данного курсового проекта
является системы автоматического регулирования, их виды, элементарные звенья и
их математические модели с те ...
Проектирование блока горизонтального отклонения электронно-лучевого осциллографа
Электронно-лучевой осциллограф является наиболее универсальным
измерительным прибором, позволяющим исследовать сложные электрические процессы,
визуально наб ...
Беспроводные локальные сети Wlan (wi-fi)
Так
сложилось, что в нашей стране большую распространенность получили районные
Ethernet сети, затягивающие в квартиру витую пару. Когда дома всего один
ком ...