Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
0. В электронных схемах этот элемент выполняется в виде ключа (рис. 3.7,6). Подавая на вход ключа разные уровни X1 нетрудно составить таблицу истинности (табл. 3.1).
Рис. 3.7. Схема HE; ее условное изображение (а) и транзисторный ключ в качестве схемы HE (б)
Таблица 3.1
Таблица 3.2
Таблица 3.3
X У(Х) X1 *2 У(Х) X2 У(Х)
0 I 0 0 0 0 0 0
1 0 0 1 0 0 0 1
1 1 1 1 1 1
1 0 0 1 1 1
Схема И имеет два или несколько входов (рис. 3.8,a). Ha выходе схемы И сигнал будет равен 1 только в том случае, если он равен 1 на первом входе, втором и всех остальных входах. Выполняемая схемой И функция записывается как Y=XiX2.
Работа схемы И поясняется диодно-резистивной схемой рис.
3.8,6. В исходном состоянии через диоды Д\ и Д2 текут токи IJ2. При поступлении сигнала I (Xi) иа первый вход удваивается ток через До и сигнал па выходе практически не изменится. Напряжение па выходе увеличится и будет равно 1 только при поступлении сигналов, эквивалентных 1, на оба входа, т. е. при запирании обоих диодов. Все возможные состояния схемы И сведены в таблицу
124
Рис. 3.8. Схема И; ее условное изображение (а) и диодно-резистивная схема И (б)
истинности (табл. 3.2). Заметим, что в ядерной электронике схема И применяется не только в цифровых устройствах. Она является основным логическим элементом, AV используемым в методе совпадений и антисовпадений. Особенность ра- — боты этого элемента в схемах совпадений обусловлена статистическим характером поступающей информации и будет рассмотрена в гл. 4.
Схема ИЛИ имеет два или несколько входов (рис. 3.9, а). При поступлении сигнала 1 на один вход или на любое число входов
на выходе схемы будет сигнал 1. Выполняемая этой схемой функция обозначается как Y=Xi+?.
Работу элемента ИЛИ легко проследить на диодно-резистивной схеме (рис. 3.9,6). Через диоды Д\ и Д2 на выход схемы проходят положительный сигналы (Arb X2), соответствующие 1 с любого входа. Таблица истинности для схемы ИЛИ представлена в табл. 3.3.
Простые логические схемы HE, И, ИЛИ составляют функционально полную систему. При помощи такой системы можно получить любую логическую функцию. Функционально полные системы могут быть образованы и из логических схем, являющихся комбинацией простых. К ним относятся, например, схемы И — HE и ИЛИ — HE. В дальнейшем увидим, что используя эти схемы,, удобно конструировать более сложные элементы и устройства, например триггеры, регистры и др.
Схема И—HE (рис. 3.10, а) является комбинацией схем И и инвертора HE. Для составления ее таблицы истинности (табл.
3.4.) надо последовательно пользоваться таблицами истинности составляющих ее схем И и HE.
Условное обозначение схемы
И—HE приведено на рис. 3.10,6.
Il
X2
Y=X1 +X2 а)
Рис. 3.9. Условное изображение схемы ИЛИ (а) и диодно-резистивная схема ИЛИ (б)
Xi_
Хг
Т\ X1X2 \Т[ XiX2
— Xi
XiX2
X2
TU -Is)
Y=X1X2
!1Iic. 3.10. Схема И—HE, составленной из схемы И и инвертора HE <«) и условное изображение схемы
11 HE (б)
'1
X2
1 X1I-X2 I X1^X2
-J CL)
Xl
X2
LI
6)
Y=X1 +X2
Рис. 3.11. Схема ИЛИ — HE, составленная из схем ИЛИ и инвертора HE (а), и условное изображение схемы ИЛИ — HE (б)
125
Таблица 3.4
Таблица 3.5
X1 X2 У *1 X2 У
0 0 1 0 0 1
0 1 1 0 1 0
1 1 0 1 1 0
1 0 1 1 0 0
Схема ИЛИ — HE (рис. 3.11,а) является комбинацией схем ИЛИ и инвертора HE. Для составления таблицы истинности схемы ИЛИ — HE (табл. 3.5) надо последовательно пользоваться таблицами истинности схем ИЛИ и HE. На рис. 3.11,6 дано условное обозначение схемы ИЛИ — HE.
Мы рассмотрели простые логические схемы с двумя входами. Реальные интегральные логические элементы имеют большое число входов, что обегчает конструирование аппаратуры.
Интегральные базовые логические элементы, выполняющие функции схем HE, И, ИЛИ и И — HE, образуют так называемую одноступенчатую логику. Применяется также двухступенчатая логика, в состав которой входят элементы И — ИЛИ, И — ИЛИ — HE и др.
3.2.2. КЛАССИФИКАЦИЯ И ПАРАМЕТРЫ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ
К логическим элементам предъявляют такие требования: высокое быстродействие, низкое потребление энергии и малый габарит. Высокое быстродействие логических элементов имеет большое значение для вычислительной техники, поскольку оно в итоге определяет скорость выполняемых операций. Для ядерной электроники этот показатель также очень важен,, так как быстродействие логических элементов определяет время разрешения аппаратуры, которое часто лежит в наносекундной области. Необходимость минимизации потребляемой энергии и габаритов связана со значительной сложностью регистрирующей и вычислительной аппаратуры, состоящей из большого числа логических элементов.
Техника современных интегральных схем в значительной степени удовлетворяет перечисленным требованиям. Для их достижения используются как схемотехнические, так и технологические решения. Логические элементы входят в состав серий интегральных •схем, которые представляют собой комплекты элементов и узлов, имеющих единое схемное и технологическое исполнение. Серии, выполненные на биполярных транзисторах, различают обычно по типам ключей, па которых построены логические элементы. Так, широко применяют следующие логические элементы: диодно-транзисторные ДТЛ; транзисторно-транзисторные ТТЛ и эмиттерно-связпые транзисторные ЭСТЛ. Названия серий, выполненных на
