Лабораторная работа 12

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТА ШЕФФЕРА

ДИОДНО-ТРАНЗИСТОРНОИ ЛОГИКИ

Цель работы: ознакомление с логикой работы; изучение принципа действия; исследование влияния ве­личин компонентов; освоение методики определения ос­новных характеристик, статических и динамических па­раметров элемента.

Краткие сведения из теории Логика работы

Элемент Шеффера (элемент И–НЕ) реализует операцию «логи­ческое умножение» с отрицанием. Он представляет собой двоичный логический элемент, единица на выходе которого имеет место всегда, кроме случая, когда единица присутствует на всех входах одновре­менно. На рис. 4.1, а показано условное обозначение элемента Шеф­фера на функциональных схемах, где – входы; y – выход. Минимальное число входов равно двум. Логика работы элемента Шеффера на три входа представлена табл. 4.1, называемой таблицей состояний или истинности.

Л

Таблица 4.1

			y
0	0	0	1
1	0	0	1
0	1	0	1
0	0	1	1
1	1	0	1
1	0	1	1
0	1	1	1
1	1	1	0

огическое уравнение работы элемента, составленное по табл. 4.1, записывается в виде .

Это уравнение характеризует состояние входов и выхода эле­мента. В соответствии с табл. 4.1 его можно пояснить следующим образом: «Единица на выходе элемента имеет место во всех случа­ях, кроме одного, когда на всех входах имеют место единицы».

На основании уравнения работы элемента Шеффера можно построить его логическую схему (рис. 4.1, б). Из рисунка видно, что элемент Шеф­фера представляет собой последовательное соеди­нение элементов конъюнктора и инвертора.

На рис. 4.1, в приведена временная диаграм­ма работы элемента на три входа, где , – нижний и верхний уровни напряжений,

соответст­вующие состояниям «0» и «1». Из временной ди­аграммы следует, что если на вход элемента Шеф­фера поступают сигналы в разные моменты вре­мени и разной длительности, то сигнал на выхо­де определяется как результат пересечения вход­ных сигналов с последующим его инвертированием, т. е. , где . Определение справедливо для общего случая, когда на вход элемента Шеффера поступает п сиг­налов.

На основании логической схемы рис. 4.1, б могут быть постро­ены различные варианты физической реализации элемента Шеффера (см. лабораторные работы 1, 3).

Особенности принципиальной схемы

На рис. 4.2 приведена схема элемента Шеффера по­ложительной логики с положительным питанием. В схе­ме предусмотрена возможность изменять плавно напряжение питания в пределах В; В; В. Напряжение на одном из входов (вход ) схемы будет В. Соотноше­ния значений напряжений пита­ния при исследовании элемента могут быть заданы различными. В качестве нагрузки используют­ся входы аналогичных элемен­тов. Диоды , являются ди­одами смещения. Их значение подробно описано в лабораторной работе 1. Диоды , могут быть выключены посредством ключей , . С помощью переменного сопротивления R могут быть заданы на входе напряжения и , а также про­извольное напряжение . На рис. 4.3 показана схема установки для исследования элемента Шеффера, где , – генераторы сигналов; И–НЕ – исследуемый эле­мент; – входы; у — выход; СИ – осциллограф; С – синхронизация.

ЗАДАНИЯ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ (СМ. РИС. 4.2. 4.3)

Задание. Исследовать логику работы (см. рис. 4.1, в, 4.2). Порядок выполнения задания следующий:

1) собрать схему согласно рис. 4.2 (ключи , ра­зомкнуть, так как диоды , должны быть открыты);

2) задать напряжение ;

3) подать на входы элемента сигналы согласно вре­менной диаграмме. Два сигнала подать от внешних ге­нераторов на входы и . При этом генератор дол­жен работать в режиме «Внешняя синхронизация» от генератора . Сигнал от генератора должен быть задержан относительно сигнала от генератора ;

4) на вход подать сигнал в виде постоянного на­пряжения (длительности, уровни, временное поло­жение сигналов определяются осциллографом);

5) повторить исследования для случая В;

6) зарисовать осциллограммы. Результаты сравнить.