Элемент и на транзисторах схема: Схемная реализация логических элементов И-ИЛИ-НЕ и других

Схемная реализация логических элементов И-ИЛИ-НЕ и других

Дата 13.06.201505.04.2020 Автор ElectricianКомментироватьПросмотров: 121 790

Для выполнения логических операций и решать логические задачи с помощью средств электроники были изобретены логические элементы. Их создают с помощью диодов, транзисторов и комбинированных элементов (диодно-транзисторные). Такая логика получила название диодной логики (ДЛ), транзисторной (ТЛ) и диодно–транзисторной (ДТЛ). Используют как полевые, так и биполярные транзисторы. В последнем случае предпочтение отдается устройствам типа n-p-n, так как они обладают большим быстродействием.

Логический элемент «ИЛИ»

Схема логического элемента «ИЛИ» представлена на рисунке 1 а. На каждый из входов может подаваться сигнал в виде какого-то напряжения (единица) или его отсутствия (ноль). На резисторе R появиться напряжение даже при его появлении на каком – либо из диодов.

Рис. 1

Элементы или могут иметь несколько логических входов. Если используются не все входы, то те входы которые не используются следует соединять с землей (заземлять), чтобы избежать появления посторонних сигналов.

На рисунке 1б показано обозначение на электрической схеме элемента, а на 1в таблица истинности.

Логический элемент «И»

Схема элемента приведена на рис. 2. Если хотя – бы к одному из входов будет сигнал равный нулю, то через диод будет протекать ток. Падение напряжения на диоде стремится к нулю, соответственно на выходе тоже будет ноль. На выходе сможет появится сигнал только при условии, что все диоды будут закрыты, то есть на всех входах будет сигнал. Рассчитаем уровень сигнала на выходе устройства:

Рис.2

на рис. 2 б – обозначение на схеме, в – таблица истинности.

Логический элемент «НЕ»

В логическом элементе «НЕ» используют транзистор (рис.3 а). при наличии положительного напряжения на входе х=1 транзистор открывается и напряжение его коллектора стремится к нулю. Если х=0 то положительного сигнала на базе нет, транзистор закрыт, ток не проходит через коллектор и на резисторе R нет падения напряжения, соответственно на коллекторе появится сигнал Е. условное обозначение и таблица истинности приведены на рис. 3 б,в.

Рис.3

Логический элемент «ИЛИ-НЕ»

При создании различных схем на логических элементах часто применяют элементы комбинированные. В таких элементах совмещены несколько функций. Принципиальная схема показана на рис. 4 а.

Рис.4

Здесь диоды Д1 и Д2 выполняют роль элемента «ИЛИ», а транзистор играет роль инвертора. Обозначение элемента на схеме и его таблица истинности рис. 4б и в соответственно.

Логический элемент «И-НЕ»

Показана схема на рис. 5 а. Здесь диод Д3 выполняет роль так сказать фильтра во избежание искажения сигнала. Если на вход х1 или х2 не подан сигнал (х1=0 или х2=0), то через диод Д1 или Д2 будет протекать ток. Падение на нем не равно нулю и может оказаться достаточным для открытия транзистора. Последствием чего может стать ложное срабатывание и на выходе вместо единицы мы получим ноль. А если в цепь включить Д3, то на нем упадет значительная часть напряжения открытого на входе диода, и на базу транзистора практически ничего не приходит. Поэтому он будет закрыт, а на выходе будет единица, что и требуется при наличии нуля на каком либо из входов. На рис. 5б и в показаны таблица истинности и схемное обозначение данного устройства.

Рис.5

Логические элементы получили широчайшее применение в электронике и микропроцессорной технике. Многие системы управления строятся с использованием именно этих устройств.

Posted in Схемотехника

Базовые элементы

Базовые элементы

3.Структура и принцип работы базовых электронных элементов

Все многообразие устройств ЭВМ базируется на ограниченном наборе типовых электронных элементов. Поэтому принцип действия даже сверхсложного компьютера легко понять, если предварительно разобраться в структуре и принципе работы базовых электронных элементов, к которым относятся инвертор (ключ), вентиль и триггер.

Инвертор. На рис. 3, а представлена схема электронного ключа на биполярном транзисторе, реализующая логическую функцию «НЕ» (отрицание), а на рис. 3, б — его условное обозначение. При подаче на вход схемы сигнала низкого уровня (логического «0») транзистор будет заперт, т.е. ток через него проходить не будет, и на выходе будет сигнал высокого уровня (напряжение источника питания Еп, логическая «1»). Если же на вход схемы подать сигнал высокого уровня (логическую «1»), то транзистор «откроется», начнет пропускать электрический ток. На его выходе за счет падения напряжения на сопротивлении нагрузки Rн установится напряжение низкого уровня (логический «0»).Таким образом, схема преобразует (инвертирует) сигналы одного уровня в другой, тем самым выполняя логическую функцию «НЕ».

Вентиль На рис. 4,а изображена схема вентиля на биполярных транзисторах, реализующего логическую функцию «И», а на рис. 4,б – его условное обозначение. Функция «И» — логическое умножение, ее результат С равен единице, когда оба аргумента, и А, и В, равны единице.

Если на входы Вх1 и Вх2 поданы сигналы низкого уровня (логические «0»), то оба транзистора закрыты, ток через них не проходит, выходное напряжение на Rн близко к 0. Пусть на один из входов подано напряжение высокого уровня (логическая «1»). Тогда соответствующий транзистор откроется, однако другой останется закрытым, и ток через транзисторы и сопротивление нагрузки Rн по-прежнему не будет проходить. Следовательно, при подаче напряжения высокого уровня лишь на один из транзисторов схема не переключается и на выходе остается напряжение низкого уровня. И лишь при одновременной подаче на входы сигналов высокого уровня (логических «1») на выходе мы также получим сигнал высокого уровня: открытые транзисторы практически не оказывают сопротивление току, все напряжение падает на сопротивлении нагрузки, потенциал вывода Вых становится высоким.

На рис. 5, а приведена схема вентиля на биполярных транзисторах, реализующего логическую функцию «ИЛИ», а на рис. 5, б дано его условное обозначение. Функция «ИЛИ» — логическое сложение, ее результат С равен единице, если хотя бы один из аргументов равен единице.

Здесь транзисторы включены параллельно друг другу. Если оба закрыты, то их общее сопротивление велико и на выходе будет сигнал низкого уровня (логический «0»).Достаточно подать сигнал высокого уровня (логическую «1») на один из транзисторов, как схема начнет пропускать ток и на сопротивлении нагрузки установится также сигнал высокого уровня (логическая «1»).

Показано («Бинарная логика, законы алгебры логики»), что любая сколь угодно сложная логическая функция может быть разложена на комбинацию элементарных логических функций «НЕ», «И» и «ИЛИ», так что из инвертора и соответствующих вентилей можно построить электронную логическую схему, выполняющую любое запланированное действие. Там же показано, что вместо трёх вышеперечисленных логических функций, можно использовать всего лишь одну комбинированную логическую функцию «И-НЕ» или «ИЛИ-НЕ». Эти логические элементы получаются из «И» и «ИЛИ» путём переноса сопротивления нагрузки Rн из эмиттерной цепи в коллекторную (как в схеме инвертора).

Триггер.Триггером называется электронное устройство с двумя устойчивыми состояниями, одно из которых характеризуется высоким (логическая «1»), а второе низким (логический «0») уровнем выходного сигнала. Триггер состоит из двух вентилей. На рис. 6,а показан триггер, составленный из двух вентилей «ИЛИ-НЕ» (точно так же для этой цели используются и вентили «И-НЕ»), а на рис 6,б – его условное обозначение. (Анимацию можно запустить, если нажать правую клавишу мыши на рисунке и выбрать команду «Воспроизвести».)

Рассмотрим работу этой схемы. Пусть в начальный момент времени входы R, S и выход Q имеют низкий логический уровень.

Для переключения триггера в состояние Q=1 необходимо на вход S подать «1».На входе соответствующего вентиля будут действовать входные логические сигналы: «0»(с выхода Q) и «1» (со входа S). На его выходе возникает инвертированная «1»,т. е. «0». Следовательно, через некоторое время Dt, в течение которого входной сигнал S=1 достигнет выхода вентиля, состояние выхода `Q изменится с «1» на «0». Теперь на входы второго вентиля будет действовать новая пара сигналов: «0» на вход R и «0» с выхода `Q. Следовательно, еще через Dt на выходе этого вентиля возникнет инвертированный сигнал «0», т. е. «1». Таким образом, через время 2Dt после подачи входного сигнала S=1 на выходе Q триггера логический «0» изменится на логическую «1». Следующее переключение триггера произойдет, если на вход R подать сигнал высокого уровня, и т. д. Триггер может работать бесперебойно лишь с периодом, не меньшим 4Dt.  В современных транзисторных вентилях Dt составляет единицы наносекунд (10

-9 с), поэтому быстродействие электронных элементов вычислительных устройств очень большое, достигающее сотен миллионов переключений в секунду.

Регистр. Из триггеров (они бывают и других типов, отличных от рассмотренного) строятся многие элементы ЭВМ, например регистры. Они предназначены для приема, временного хранения и передачи информации в двоичном коде. Каждый триггер регистра используется для ввода, хранения и вывода одного разряда двоичного числа. Регистр, предназначенный для хранения информации, называют накопительным. Существуют также сдвигающие регистры, в которых двоичную информацию можно перемещать поразрядно влево и вправо, а также счетные регистры, предназначенные для преобразования десятичных чисел в двоичные и обратно. На основе базовых элементов строятся различные микросхемы ЭВМ, например, процессор, память, сумматор, дешифратор, мультиплексор и др.

Назад   На главную

Компоненты схемы | Активные и пассивные элементы цепи

Невозможно построить цепь без элемента или компонента. Первым существенным элементом в формировании любой цепи является элемент цепи. Элементы схемы также называются элементами схемы или компонентами схемы. В предыдущем обсуждении мы обсудили электрическую цепь и ее типы. Сегодня мы обсудим элементы схемы или Circuit Elements.

Что происходит в сегодняшней дискуссии:

• Что такое элементы схемы?
• Активные элементы цепи.
• Пассивные элементы схемы.
• Некоторые пояснения с примерами.
• Разница между активными и пассивными элементами схемы

Содержание

Что такое элементы схемы?

Компоненты цепи, которые могут подавать энергию в цепь или получать или поглощать энергию из цепи, называются элементами цепи. Для воспроизведения компонентов используются различные электронные символы. Ниже показана базовая схема с двумя элементами схемы:

Цепь

Типы:

В зависимости от подачи и поглощения энергии в цепи все Элементы цепи можно разделить на две основные части:

1. Активные элементы цепи
2. Пассивные элементы цепи

Активная цепь Элементы:

Активные элементы цепи — это компоненты, которые могут подавать или подавать энергию в цепь. Кроме того, эти Элементы контролируют поток электронов в цепи. Любая цепь должна иметь хотя бы один активный элемент цепи.

Некоторые примеры активных элементов схемы:

• Источник напряжения.
• Текущий источник.
• Генератор (генератор переменного тока и генератор постоянного тока).
• Транзисторы (MOSFETS, FET и JFET).
• Диоды (стабилитроны, фотодиоды, диоды Шоттки и светодиоды).

Источник напряжения

Мы знаем, что источник напряжения — это источник, нагрузка которого изменяется, даже если он обеспечивает определенное напряжение (например, батарея).

                                                      Источник напряжения

Источник напряжения является ярким примером активных элементов цепи. Когда ток покидает ток с положительной клеммы источника напряжения, энергия поступает в цепь. Поскольку источник напряжения (или батарея) непрерывно подает энергию в цепь перед разрядкой, источник напряжения или батарея по определению являются активными элементами цепи.

Источник тока

Мы знаем, что источник тока подает энергию в цепь или поглощает энергию из цепи. Следовательно, не все источники тока включены в активные элементы цепи, но они считаются активными элементами цепи, когда источник тока подает энергию в цепь. Кроме того, поскольку источник тока управляет потоком зарядов, он включается в общие активные элементы цепи.

Транзисторы

                                                                                           Также его усиление способно управлять потоком заряда в цепи. Таким образом, транзистор также включен в активные элементы схемы.

Пассивные элементы схемы:

Пассивные элементы схемы — полная противоположность активным элементам схемы. Пассивные элементы цепи — это компоненты, которые могут поглощать энергию из цепей, которые могут поглощать энергию (например, тепло, свет и т. д.) или накапливать энергию в виде электрических полей или магнитных полей. Эти элементы не требуют внешнего напряжения.

Некоторые известные примеры пассивных элементов схемы:

• Переключатель
• L.D.R.
• Регистр
• Inductor
• Конденсаторы
• Thermistor
• Трансформаторы

Регистры или резистор:

Регистр

Резистор или резистор является пассивным элементом, поскольку он не может доставить энергию в цепь. Однако они только получают энергию от цепи и рассеивают ее в виде тепла через поток электричества. Таким образом, мы можем назвать регистр или резистор пассивным элементом схемы.

Индукторы:

Индуктор

Индуктор или индуктор представляет собой пассивные элементы цепи, поскольку индуктор сохраняет энергию в качестве магнитного поля и впоследствии поставляет ее в цепь. Вот почему индуктор или катушка индуктивности включены в элемент пассивной схемы.

Конденсаторы:

                                                                                                 Поскольку конденсатор не обеспечивает и не увеличивает мощность, он считается пассивным элементом схемы. Многие думают, что конденсаторы экономят энергию, а затем подают ее в цепь. Но на самом деле он не поставляет энергию, он в основном сохраняет энергию на некоторое время для последующего использования. Кроме того, эта способность очень ограничена и преходяща.

Трансформаторы

Трансформаторы

Трансформатор используется почти для повышения уровня напряжения. Как ни удивительно, правда в том, что мощность поддерживается постоянной. Повышающее напряжение трансформатора, мощность, энергия и т. д. Когда первичная и вторичная стороны одинаковы, трансформатор не может подавать или подавать энергию. В основном это связано с тем, что трансформатор также включен в пассивные элементы схемы.

Различие между активными и пассивными элементами схемы

В таблице показаны некоторые из основных различий между активными элементами цепи и пассивными элементами цепи –

Активные элементы цепи	Пассивные элементы цепи
Активные элементы могут питать цепь.	Пассивные элементы Получают или поглощают энергию из цепи.
Активные элементы могут управлять потоком электричества в цепи.	Пассивные элементы не могут управлять потоком электричества.
Для работы активных элементов схемы требуется внешний источник или внешний источник.	Не требуется внешний источник или дополнительная энергия.
Усиление может обеспечить	Усиление не может обеспечить.
В основном это односторонняя функция	В основном это двумерная функция
Примеры активных элементов схемы, таких как источник напряжения, источник тока, генератор, транзистор, диод и т. д.	Примеры пассивных элементов схемы, таких как переключатели, LDR, резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы, термисторы, трансформаторы и т. д.
Ноутбуки широко используются в компьютерах.	Используется в MP-3, стиральной машине и т. д.

В дополнение к двум вышеуказанным типам компоненты схемы делятся на двусторонние элементы, односторонние элементы, сосредоточенные элементы и распределенные элементы.

Ссылка по,

Википедия

Инж. Mizan

Я инженер по электротехнике и электронике, а также у меня более 6 лет опыта работы с WordPress, написанием статей и SEO. У меня есть сильные технические навыки письма. Я могу быстро понять и реализовать сложные концепции. Я внимательно читаю, чтобы найти скрытый смысл. Тогда я пишу о них кратко и ясно.

Сводка

Базовые элементы схемы — документация SchemDraw 0.7.1

Эти элементы определены в 9Модуль 0187 schemdraw.elements .

Двухконтактные элементы

Двухконтактные устройства подкласса schemdraw.elements.Element2Term и имеют выводы, которые будут удлиняться, чтобы сделать элемент желаемой длины в зависимости от аргументов. Все двухконцевые элементы определяют начало , конец и центр для размещения, а некоторые определяют другие анкеры, как показано синим цветом в таблице ниже. Некоторые элементы имеют необязательные параметры, указанные в скобках в таблице ниже.

Переключатели

Стандартный тумблер вместе с другими двухконтактными элементами указан выше. Здесь показаны однополюсные двухпозиционные выключатели с якорями

a , b и c , и параметр действия , чтобы добавить стрелку открытия или закрытия.

Аудиоэлементы

Динамики и микрофоны

Этикетки

Элемент Label можно использовать для добавления этикетки в любом месте. Gap похож на «невидимый» элемент, полезный для маркировки напряжения между выходными клеммами.

Операционные усилители

Элемент Opamp определяет несколько привязок для различных входов, включая источники напряжения и нули смещения.

Транзисторы

Биполярные переходные транзисторы

Полевые транзисторы

Кабели

Коаксиальные и триаксиальные кабели представляют собой двухконтактные элементы, которые могут быть изготовлены с несколькими вариантами и креплениями. Параметры коаксиального кабеля включают длину, радиус и длину выводов для установки расстояния между выводами и оболочкой. Параметры Triax включают длину, radiusinner, radiusouter, leadlen и shieldofststart для смещения внешнего щита от внутренней защиты.

Трансформеры

Элемент schemdraw.elements.xform.Transformer() используется для создания различных трансформеров. Привязки

p1 , p2 , s1 и s2 определены для всех трансформаторов, а другие привязки определены на основе параметров rtaps и ltaps .

класс schemdraw.elements.xform. Трансформатор ( t1=4 , t2=4 , core=True , ltaps=None , rtaps=None , loop=False )

Элемент трансформатора

Параметры

• t1 ( int ) – повороты на левую сторону

• t2 ( int ) – повороты на правую сторону

• core ( bool ) — показать сердечник трансформатора

• лтапс ( dict ) — определение якоря для левой стороны.