Простейших логических

Холодная штамповка является одним из основных методов получения деталей в производстве РЭА (50.. .70 % деталей получают холодной штамповкой, трудоемкость штампованных деталей, несмотря на их высокий удельный вес, составляет всего 8. ..10% общей трудоемкости производства). Чаще всего штамповочные цехи оснащены эксцентриковыми и кривошипными прессами простого и двойного действия, которые относятся к категории универсального оборудования. В производстве РЭА широкое применение получил метод поэлементной штамповки, который заключается в последовательной обработке простейших элементов деталей (участков наружного контура, внутренних отверстий, пазов и т. д.) на сменных штампах координатно-ре-вольверных прессов, универсально-сборочных штампах. В последние годы в холодноштамповочное производство успешно внедряют промышленные роботы. Они позволяют механизировать вспомогательные операции (подачу полос, лент и штучных заготовок, съем и учет деталей и т. д.) по обслуживанию прессов, превратить универсальные прессы в комплексно-автоматизированные агрегаты.

Рассмотрим свойства ряда простейших элементов цепи, которые называются элементарными двухполюсниками. Все эти элементы не содержат источников энергии и являются пассивными звеньями. Соединяя элементарные двухполюсники между собой, можно создавать составные элементы любого уровня сложности.

Объединяя элементы НЕ, И и ИЛИ, можно реализовать более сложные логические функции. На 7.4, а показано условное обозначение логического элемента, состоящего из двух элементов НЕ и одного элемента И ( 7.4,6). Таблица истинности для такого элемента легко может быть составлена по таблицам истинности отдельных простейших элементов. Состав-

элементов стало возможным на базе микроэлектроники. Микроэлектроникой называют новое научно-техническое направление электроники, охватывающее проблемы создания микроминиатюрных электронных устройств, обладающих надежностью, низкой стоимостью, высоким быстродействием и малой потребляемой энергией. Основным конструктивно-техническим принципом микроэлектроники является элементная интеграция — объединение в одном сложном миниатюрном элементе многих простейших элементов (диодов, транзисторов, резисторов и т. д.). Полученный в результате такого объединения сложный микроэлемент называют интегральной микросхемой (ИМС).

Большие интегральные схемы ОЗУ стремятся на основе простейших элементов ТТЛ, ТТЛШ, МДП, КМДП, И2 Л, ЭСЛ, модифицированных с учетом специфики конкретных изделий. В динамических ячейках памяти чаще всего используются накопительные емкости, а в качестве ключевых элементов — МДП транзисторы.

Создание новых комплектующих изделий стало возможным на основе внедрения в электронную технику принципов элементной интеграции — объединения в одном сложном миниатюрном элементе многих простейших элементов (диодов, транзисторов, резисторов и т. п.). Полученный в результате такого объединения сложный элемент называют интегральной микросхемой (ИС).

Для какой-либо фиксированной частоты такой Т-образный четырехполюсник может быть осуществлен. Однако при передаче сигналов в некоторой заданной полосе частот величины Zi и Zs представляют сложные функции от частоты, не реализуемые в виде простейших элементов. В этом случае искусственная линия создается в виде цепной схемы, каждое звено которой с достаточной степенью точности заменяет собой весьма малый участок однородной линии.

Для какой-либо фиксированной частоты такой Т-образный четырехполюсник может быть осуществлен. Однако при передаче сигналов в некоторой заданной полосе частот величины Zx и Z2 представляют сложные функции от частоты, не реализуемые в виде простейших элементов. В этом случае искусственная линия создается

Одним из средств, упрощающих представление об изучаемых процессах и облегчающих составление уравнений сложных процессов, являются схемы замещения. Схема замещения сложной системы составляется из схем замещения отдельных ее элементов. Схема замещения элемента системы обычно представляет собой соединение простейших элементов электрической цепи: индуктивности, емкости, активного сопротивления. Элементы схемы замещения могут быть как линейными, так и нелинейными. Иногда элемент системы представляется активным или пассивным четырехполюсником. В простейших, часто встречающихся случаях схема замещения элемента сводится к полному или реактивному сопротивлению, через которое к схеме замещения системы может подключаться та или иная э.д.с.

напряжение UK, сравниваемое со значением U—Uном- iB момент 'равенства этих значений устройство сравнения выдает импульс О, передаваемый в цех завода. Время выдачи этого импульса соответствует определенной кодовой комбинации, генерируемой ЦУР в данный момент. По ней и номинальному значению величины в ЦЗ определяется текущее значение контролируемой величины. В ЦКИМ имеется возможность с помощью простейших элементов И, на вход которых поступают сигналы (0), выбрав в двоичном коде допуск, управлять сигнализацией состояния контролируемой величины. В центре цеха имеется также возможность получения результатов измерения и контроля каждой величины.

К числу наиболее распространенных логических элементов относятся: 1) элемент, совершающий операцию И, заключающуюся в создании на выходе элемента сигнала тогда, когда сигналы одной полярности одновременно поступают на все его входы; 2) элементы для операции Память, характеризующиеся сохранением во времени сигнала, подлежащего считыванию; 3) элемент для операции ИЛИ, у которого на выходе появляется сигнал тогда, когда входной сигнал вводится на любой из его входов; 4) элемент для операции Запрет, характеризующийся тем, что на его выходе но может появиться сигнал до тех пор, пока на его входе существует сигнал. В оперативных устройствах специализированных вычислительных машин находит также применение сочетание из перечисленных простейших элементов.

В различное время в электрических схемзх ИМС отдавали предпочтение различным принципам схемного осуществления простейших логических операций. При-

/)-триггеры. Название их происходит от их назначения— триггеры задержки (delay — задержка). Триггеры ?)-типа имеют один информационный вход, обозначаемый буквой D. Логическая схема D-триггера может выглядеть по-разному в зависимости от того, из каких простейших логических элементов составляется триггер. Неизменным остается закон функционирования D-триггера, показанный на 3.13 в виде

стему счисления, а операции суммирования и вычитания таких чисел могут выполняться при помощи простейших логических элементов.

Цель работы. Ознакомление с основными характеристиками простейших логических микросхем, основами синтеза сложных логических элементов и триггеров, логических функций.

Реализация любой цифровой системы в виде полупроводниковой ИМС начинается со схемотехнического воплощения элементарных цифровых схем или базовых логических элементов. Под базовыми логическими элементами понимают электронные схемы, реализующие логические функции относительно переменных, которые могут принимать только два дискретных значения: 0 и 1. Такие электронные схемы называют цифровыми или логическими. Простейшей логической функцией является функция НЕ, называемая также инверсией. Схему, реализующую данную функцию, называют инвертором. Логические функции могут быть заданы алгебраически или в виде таблиц — таблиц истинности. К числу простейших логических функций относятся и функции ИЛИ, И, называемые соответственно дизъюнкция (логическое сложение), конъюнкция (логическое умножение). Таблицы истинности простейших логических функций от двух переменных имеют следующий вид:

Логические элементы служат для выполнения простейших логических операций над цифровой информацией. В настоящее время промышленность выпускает такие элементы исключительно в интегральном исполнении. Анализ основных логических операций, правила их выполнения и виды логических элементов изложены в § 3.6. В настоящем параграфе изложены вопросы схемотехники функционально полной системы логических элементов.

Сложность ИС характеризуют степенью интеграции. Интегральные микросхемы первой степени интеграции содержат до 10 элементов и компонентов, второй — 10—100, третьей — 100—1000, четвертой — 103 — 104, пятой — 104—10s. Иногда сложность ИС характеризуют числом простейших логических схем на кристалле. Микросхемы первой степени интеграции называют малыми интегральными микросхемами (МИС), третьей — средними (СИС), четвертой — большими (БИС), пятой — сверхбольшими интегральными микросхемами (СБИС).

Таблицы истинности для некоторых простейших логических функций двух переменных Х1 и Х2 приведены в табл. 4, а условные обозначения двухвходовых логических элементов, выполняющих эти функции, — на 93, б—ж.

Более сложные логические функции реализуют с помощью логических схем, состоящих из простейших логических элементов.

Аналоговые микросхемы предназначены для преобразования и обработки непрерывных сигналов. Примером аналоговой схемы являются операционные усилители, в настоящее время широко используемые в измерительных органах релейной защиты. Цифровые микросхемы, предназначены для преобразования и обработки сигналов, выраженных в двоичном или другом цифровом коде. Операции с двоичным кодом описываются рассмотренными выше соотношениями алгебры логики. Поэтому иногда цифровые микросхемы для выполнения простейших логических операций именуются логическими микросхемами. Цифровые схемы используются, в частности, для осуществления логической части современных устройств релейной защиты, выполненных на базе интегральной микроэлектроники. Принятые условные изображения различных типов логических элементов приведены в табл. 2.1.

На 6.16 приведены обозначения МДП-транзисторов п- и р-типов (а) и четыре варианта простейших логических элементов — инверторов для реализации функции НЕ на одноканаль-ных МДП-транзисторах (б, в) и дополняющих транзисторах (г, д). Для схем на дополняющих транзисторах «полярность» логики зависит от последовательности включения транзисторов р- и n-типов. Если транзистор «-типа непосредственно подключен к шине «земля», а транзистор р-типа — к источнику питания, то