ELEMENTY LOGICZNE

DOBÓR OPORNIKÓW W OR I AND.

Za kryterium wyboru zwykle przyjmuje się największą spodziewaną rozbieżność w działaniu układu, która wystąpi dla końcowo odczytanych wartości oporności (tzn dla największej i najmniejszej z możliwych).Po wykonaniu pomiarów określa się wartości oporności , która jest optymalna dla danego układu:

• w funktorze OR bardziej odpowiednim będzie rezystor , przy którym stany wejść będą zbliżone do stanu wyjść(napięcie wejściowe Uob będzie nieznacznie odbiegało od napięcia wejściowego Ur), wówczas dzięki małym stratą w układzie będzie można podłączyć do niego więcej elementów zachowując stany logiczne.

• w funktorze AND dość trudno na podstawie stanów wyjść określić , który z oporników jest odpowiedni i aby zrobić należy przeprowadzić analizę pośrednią , uwzględniające warunki jakie występują w układzie w stanie „1,1”. Wówczas to wybieramy oporność ,dla której prąd przepływające przez diody będzie mniejszy , co wydatnie wpływa na sprawność działania diod wówczas występują mniejsze straty energii oraz źródło zasilania będzie mniej obciążone.

OPORNIKI I DIODY.

Wykorzystując oporniki i diody możemy realizować funkcję alternatywy i koniunkcji (sumy i iloczynu).Budowa diodowych elementów alternatywy i koniunkcji (trójwejściowych) jest przedstawiona poniżej:

E

X1

R

y

X2

y

X3

R

OR (elem. alternatywy) AND (koniunkcja)

W elemencie alternatywy , jeżeli na któreś z wejść podane zostanie napięcie ujemne (sygnał 1) , to napięcie to pojawi się również na wyjściu, gdyż odpowiednia dioda przewodzi i zwiera y z tym wejściem. Tylko w przypadku gdy na wszystkie trzy wejścia podany jest sygnał „0” na wejściu jest „0”.

W elemencie koniunkcji, jeżeli na któreś z wejść podany jest sygnał „0” to na wyjściu jest również „0”, gdyż odpowiednia dioda przewodzi i zwiera y z tym wejściem . Tylko w przypadku , gdy na wszystkie trzy wejścia podany jest sygnał „1” na wyjściu jest „1”.

TRANZYSTORY I OPORNIKI.

Wykorzystując tranzystory i oporniki możemy realizować funkcję negacji ( np. NOR lub NAND )- negację sumy i iloczynu. Schemat elementu negacji , negator tranzystorowy:

E

R_C

C y

R_A

B B

X

R_B E

Przy podaniu na wejście sygnału „0” baza tranzystorowa pozostaje spolaryzowana dodatnio względem emitera : tranzystor nie przewodzi (znajduje się w stanie odcięcia ).Napięcie na wyjściu y jest wtedy równe „1”. Podanie na wejście sygnału „1” powoduje stan nasycenia tranzystora , kolektor jest wtedy praktycznie zwarty z emiterem ( a więc z masą ) i napięcie wyjściowe jest równe „0”.

OPORNIKI R_A , R_B i R_C.

Dobór oporności R_A, R_B, R_C powinien w efekcie umożliwić otrzymanie charakterystyki jak najbardziej zbliżonej do idealnej .Poszczególne oporniki wpływają na pracę układu w następujący sposób:

• R_A - jest to rezystor sterujący prądem wpływającym do bazy tranzystora. Ponieważ jest szeregowo włączony złącza bazy - emiter, to zwiększenie jego oporu powoduje zmniejszenie prądu wpływającego do bazy , a zatem wolniejsze nasycenie się tranzystora. W rezultacie zwiększenie oporności R_A powoduje opóźnienie przejścia tranzystora w stan przewodzenia , i co za tym idzie przesunięcie badanej charakterystyki w prawo (R_A=12kΩ).

• R_B - podobnie wpływa na układ co R_A , jednak ponieważ jest równolegle włączony w złącze baza - emiter , zwiększenie oporności przynosi od wrotne skutki, zwiększenie prądu wpływającego do bazy . Aby opóźnić zatem nasycenie tranzystora należy zmniejszyć wartość R_B (R_B=5,7kΩ).

• R_C - jest rezystorem włączonym na wyjściu . Zmniejszenie jego wartości pozytywnie wpływa na możliwości połączenia go w układ - nie będzie on przy połączeniach powodował wysokich spadków napięć Z drugiej strony zmniejszenie jego oporności źle wpływa na przebieg charakterystyki funktora - funkcja jest bardziej nachylona do osi U_R obszar przejścia ze stanu „1” do „0” zajmie większy przedział niż przy R_C o większej oporności . Możliwość włączenia funktora w układ jest jednak sprawą nadrzędną , więc wskazane jest stosowanie opornika o małej rezystancji (R_C=1kΩ).

Ograniczenie liczby wejść i wyjść.

Przy projektowaniu układów z elementów diodowych trzeba uwzględnić szereg ograniczeń , spowodowanych spadkiem napięcia na diodach przewodzących i prądem wstecznym diod nie przewodzących .Dlatego np. rezystor R w elemencie alternatywy przyłącza się niekiedy do napięcia dodatniego. Liczba wejść elementów diodowych może sięgać 10, obciążalność 2-5.

NOR(DTL) - są to elementy diodowo-tranzystorowe. Wzmacniające działanie tranzystorów łagodzi ograniczenia dotyczące obciążalności (dopuszcza się 5-6) i struktury połączeń między elementami. Dodanie kondensatora ma za zadanie zwiększenie szybkości działania elementu.

NOR(RTL) - mają w prawdzie mniejszą szybkość działania , mniejszą liczbę wejść (zwykle 3 do 4) niż elementy DTL.

NAND(TTL) - te układy charakteryzują się dużą szybkością działania , liczba wejść dochodzi do 8, a obciążalność do 10.

---