Існує три основних типи логічних схем:

  • Схема заперечення НЕ – інвертор. Схема є одновходовой, на виході якої сигнал «Y» виникає при відсутності сигналу «х» на вході. На принципових схемах елемент НЕ зображується у вигляді прямокутників (рис. 20.1). Його умовним символом служить цифра 1, розташована всередині прямокутника в лівому верхньому кутку, і кружок, що позначає лінію виходу. Розташована біля зображення логічного елемента таблиця істинності дозволяє зробити висновок, яким буде сигнал на виході при певній комбінації логічних сигналів на вході.
  • Схема збігу І являє собою багатовхідних схему, на виході якої сигнал «Y» виникає тільки при наявності сигналів «Хі, х2 … хп »одночасно на всіх виходах. На рис. 20.2 наведено графічне зображення логічного елемента з двома входами-2И і його таблиця істинності. Характерною відмінністю цього елемента на схемах, є наявність усередині прямокутника англійського знака «&» (Англійська союз «і» – логічне множення), в лівому верхньому кутку.
  • Схема складання АБО – багатовхідних схема, сигнал «у» на виході якої, з’являється за наявності сигналу хоча б на одному з входів. На рис. 20.3 представлено графічне зображення схеми та її таблиця істинності.

   

Рис. 20.1. Умовне графічне позначення логічного елемента НЕ (а) і таблиця істинності (б)

   

Рис. 20.2. Умовне графічне позначення логічного елемента І (а) і таблиця істинності (б)

   

Рис. 20.3. Умовне графічне позначення логічного елемента АБО (а) і таблиця істинності (б)

Існують і більш складні логічні схеми, що представляють собою з’єднання декількох простих схем. Для запам’ятовування результатів перетворень, які виконуються логічними схемами застосовують елемент пам’яті – тригер. Його схема має два виходи (одиничний і нульовий) і кілька входів. Тригер може знаходитись в одному з можливих станів: одиничному або нульовому. Стан тригера залежить від виду (1 або 0) дискретного сигналу, що надходить на його вхід.

   Мікросхеми серії 155

Великою популярністю серед радіоаматорів користуються мікросхеми серії 155, які побудовані на основі так званої транзисторно-транзисторної логіки (ТТЛ). Ця серія включає багатовхіді елементи І-НІ, тригери, лічильники, дешифратори, що запам’ятовують пристрої і т.д. Напруга живлення мікросхем серії 155 становить 5 ± 0,25 В, яке подається на виводи 14 (+5 В) і 7 (загальний провід). При зображенні логічних елементів на принципових схемах підключення до них джерела живлення, як правило, не показують. Розглянемо практичне використання в радіоелектронних конструкціях мікросхем серії 155. Найбільш часто в конструкціях використовується мікросхема K155ЛA3. Умовне графічне зображення K155JIA3 наведено на рис. 20.4.а. До складу мікросхеми входить чотири елементи 2И-НЕ, кожен з яких виконує операцію логічного множення сигналів по двох входах з наступною інверсією результату на виході. Слід зазначити, що логічний елемент, що входить в мікросхему, може працювати окремо незалежно від інших, у зв’язку з цим на принципових схемах елементи, складові мікросхему, зображуються окремо один від одного. На принципових схемах цей факт зазначають в буквено-цифровому позначенні, наприклад, DD1.1, DD1.2, DD1.3 і DD1.4 (рис. 20.4.6). Принципова схема одного логічного елемента дана на рис. 20.5.

   

Рис. 20.4. Умовне графічне зображення інтегральної мікросхеми К155ЛАЗ: а – без поділу на елементи, б – з виділенням вхідних елементів 2И-НЕ

Як видно з представленої схеми, що входять до неї транзистори мають безпосередній зв’язок. У схемі транзистор VT1 має два емітера і виконує логічне множення, VT2 – посилення, ѴТЗ – посилення, a ѴТ4 – інверсію сигналу. Необхідний режим роботи транзисторів задається резисторами R1 … R4. Діоди VD1 … VD3 призначені для захисту ланцюгів від напруги зворотної полярності. У момент надходження напруги на один або обидва входи логічного елемента (висновки 1 і 2), транзистор VT1 відкритий. В той час, як транзистор VT2 закритий, на базу транзистора VT4 надходить напруга низького логічного рівня, що закриває цей транзистор. У той же час, транзистор ѴТЗ відкритий, так як напруга на його базі, навпаки, відповідає рівню логічної 1.

   

Рис. 20.5. Принципова схема логічного елементів 2И-НЕ, що входить в інтегральну мікросхему К155ЛАЗ

У підсумку на виході (вивід 3) елемента виявляється напруга високого логічного рівня і через навантаження проходить струм. Якщо подати на обидва входи елемента сигнал, відповідний логічного одиниці, то транзистор VT1 закриється, a ѴТ2 відкриється. Транзистори ѴТЗ і ѴТ4 переключаться в протилежні стани, на виході з’явиться логічний 0 і через навантаження не буде йти струм. Основними параметрами логічної мікросхеми, яка складається з елементів І-НЕ, є:

  • Напруга живлення Un.
  • Споживана джерела харчування номінальна потужність Рном.
  • Порогова напруга Unop перемикання логічного елемента з одного стану в інший.
  • Вихідна напруга Uвих логічного 0 і одиниці.
  • Час включення tВКЛ і виключення tвикл.
  • Коефіцієнт розгалуження по виходу Краз показує, яку з мікросхем можна підключити до виходу даного елемента.

Література: В.М. Пестриков. Енциклопедія радіоаматора.