Elementy logiczne

1 Czy istnieją ograniczenia na liczbę wejść i wyjść(liczba elem. podobnego typu którą można podłączyć) w elemencie logicznym typu NAND(NOR), odpow. uzasadnij.

Odp.

Dla NOR ograniczenia na liczbę wejść i wyjść zawsze istnieja poniwarz przy połączeniu wiekszej liczby elementów schodzimy ponizej pewnego progu napiecia które daje logiczną jedynkę. Reasumujac układ nie może za bardzo obciązyc bo w pewnym mamecie schodzimy ponizej progu w którym napiecie to jest rozpoznawalne jako logiczna jedynka i staje się logicznym zerem. Liczba wejść także musi być ograniczona ze względu od podziału napiecia tzn. do którego opornika jest podłączone a do którego nie , poniewarz mogą nastapic kłopoty z właściwym zakwalifikowaniem wartości napiecia prze tranzystor

Dla NAND ograniczenia wejsc i wyjsc w elemencie NAND istnieja , a wynikaja z obciązenia układu napiecie może zmniejszyc się ponizej stanu dopuszczalnego dla uzyskania logicznej jedynkina wykresie jest pokazane zaleznosc liczby wyjsc od napiecia

n	0	1	2	3
U	9	8,3	7,75	7,2

n-liczb. elem.

U -napiecie

Z wykresu można odczytac dopuszcalna ilość wyjsc ale trzeba wziąść poprawke na wachanie się napiecia . Ograniczenia liczby wejsc wystepuja z wysterowania wejsc poszczególnych tranzystorów . robimy to przez regulowanie R_B. Nimozna jednak rególowac opornika w nieskończoność . Nastepnie można regulowac prez R_A ale tez tylko do pewnego momentu.

Wzmacniające działanie tranzystorów łagodzi ograniczenia dotyczące obciążalności (dopuszcza się 5÷6) i struktury połączeń między elementami. Do zwiększenia liczby wejść do 8, a obciążalności do 10, stosuje się ukł. TTL (element NAND ze wzmacniaczem wyjściowym).

2.Jak się dobiera oporności elementów w funktorach typu OR i AND

Odp. Dla OR

Schemat logczny

A	B	X
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

- sprawdza się to w ten sposób ze podpinamy ukł. Dwukrotnie dla najmniejszej i najwiekszej wartości opornosci i mierzymy spadki napiec na wyjsciu układu . Rzeczywiste napiecie zdane na wejściu nie jest takie same jak oczekiwane .W przypadku gdy układ ma współpracować z innymi układami połączonymi szeregowo , do budowy takich układów powinno się używać oporników o dużej rezystancji , gdyż powoduje to zmniejszenie różnicy pomiędzy stanami wejścia i wyjścia . W obu przypadkach układ zachowuje się jak funktor OR , tzn. , że jeżeli na którymś wejściu A lub B występuje 1 to na wyjściu też otrzymujemy „1” . badany układ wykazuje różnice napięć wyjściowych przy zmianie oporności . Dla mniejszych oporności napięcie na wyjściu jest znacznie mniejsze niż na wejściu natomiast dla dużej rezystancji oba napięcia zbliżone wartości .Jednak musi okreslic przedział tzn opronosci wieksza od oporu diody (kierunku zaporowym).

Dla AND

Schemat logiczny

A	B	X
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Funktor typu AND podobnie jak OR korzystniejsze jest stosowanie oporników o większej rezystancji pamietajac jednak o granicach opornosci. W obu przypadkach układ zachowuje się jak funktor AND , tzn. , że jeżeli na którymś wejściu A lub B występuje 0to na wyjściu też otrzymujemy „0” . badany układ wykazuje różnice napięć wyjściowych przy zmianie oporności . Dla mniejszych oporności napięcie na wyjściu jest znacznie mniejsze niż na wejściu natomiast dla dużej rezystancji oba napięcia zbliżone wartości .Jednak musi okreslic przedział tzn opronosci mniejsza od rezystancji zaporowej diody (kierunku zaporowym) a wieksza od od opornosci przewodzenia.

4.Jakie elementy logiczne można zbudować wykorzystując diody i rezystory?

Elementy logiczne budowane za pomoca diody i rezystorów to funktory OR i AND .

Możliwe jest realizowanie funkcji OR dzieki temu ze opornośc diody w kierunku zaporowym jest bardzo wysoka a w kierunku przewodzenia bardzo niska prad płynie od potencjału wyższego do niższego stad patrzac na schemat operujac ujemnym potencjałem w punktcie A i B uzyskujemy zawsze przeplyw prądu i stad układ ten realizuje funkcje OR

Układ po zmianie polaryzacji nie realizuje żadnej funkcji logicznej , gdyż niezależnie co mamy na wejściu to na wyjściu zawsze mamy stan niski .

Podobnie jest dla funcji AND

Opornosc powinna być tak dobrana aby była wieksza od opornosci przewodzenia a mniejsza od rezystancji zaporowej.

3.Jakie elementy logiczne można zbudować wykorzystując tranzystory i rezystory?

Wykorzystując tranzystory i rezystory można zbudowac funktory NOR lub NAND

1)Funktor NOR działa w ten sposób że pojawienie się jedynki na wejściu spowoduje pojawienie się zera na wyjściu .

2)Funktor NAND powstaje przez połączenie funktora AND i negatora NOT . funktor uzyskuje stan niski na wyjsciu tylko wtedy gdy na wszystkich wejściach panuje stan wysoki

- żądana charakterystyka funktora NOT

W ćwiczeniu mamy tak dobrać wielkości rezystorów R_A, R_B,R_C aby aby otrzymana charakterystyka była jak najbardziej zbliżona do charakterystyki żądanej .

Przy podaniu na wejściu sygnału U=0 baza jest spolaryzowana napięciem dodatnim i nie przewodzi , wówczas na wyjściu x=1 powoduje to stan nasycenia tranzystora . kolektor jest wtedy zwarty z emiterem i dlatego napięcia na wyjściu jest równe zero.

-Napięcie wejściowe w elemencie NOT przyjmuje wartość logiczną „0” daje na wyjściu „1” i odwrotnie.

-Dobierając rezystancje do funktora musimy mieć na uwadze że przy połączeniu kilku takich układów R_A kolejnego układu ma wpływ na prace całego układu , jego powiększenie powoduje wzrost napięcia na wyjściu

-natomiast R_B w pierwszym funktorze ma tylko wpływ na prace pierwszego układu nie wpływa na prace kolejnych dołączonych układów .

-rezystor R_C wpływa na współprace układu wzrost R_C spowoduje zmniejszenie napięcia wyjściowego na pierwszym układzie , co w konsekwencji może spowodować sparaliżowanie poprawną prace całego układu.

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).

• Które oporniki i jak wpływają na pracę elementu NOT, a które i jak na współpracę 2 połączonych ze sobą szeregowo elementów NOT.

- żądana charakterystyka funktora NOT

W ćwiczeniu mamy tak dobrać wielkości rezystorów R_A, R_B,R_C aby aby otrzymana charakterystyka była jak najbardziej zbliżona do charakterystyki żądanej .

Przy podaniu na wejściu sygnału U=0 baza jest spolaryzowana napięciem dodatnim i nie przewodzi , wówczas na wyjściu x=1 powoduje to stan nasycenia tranzystora . kolektor jest wtedy zwarty z emiterem i dlatego napięcia na wyjściu jest równe zero.

-Napięcie wejściowe w elemencie NOT przyjmuje wartość logiczną „0” daje na wyjściu „1” i odwrotnie.

-Dobierając rezystancje do funktora musimy mieć na uwadze że przy połączeniu kilku takich układów R_A kolejnego układu ma wpływ na prace całego układu , jego powiększenie powoduje wzrost napięcia na wyjściu

-natomiast R_B w pierwszym funktorze ma tylko wpływ na prace pierwszego układu nie wpływa na prace kolejnych dołączonych układów .

-rezystor R_C wpływa na współprace układu wzrost R_C spowoduje zmniejszenie napięcia wyjściowego na pierwszym układzie , co w konsekwencji może spowodować sparaliżowanie poprawną prace całego układu.

---