Диодные логические элементы
Представляют собой простейшие диодные схемы, выполняющие над входными сигналами логические операции при условии, что:
U^B=E\gg U_Д,
0\le U^H\le U_Д,
где U_Д — падение напряжения на диоде.
Диодный логический элемент «ИЛИ»
Диодный логический элемент «И»
| Х1 | Х2 | У |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
| Х1 | Х2 | У |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Недостатком простейших диодных логических элементов можно считать, с одной стороны, потерю значений напряжения высокого и низкого логических уровней при увеличении длины цепи и невозможность реализации логической функции инверсии.
Элементы диодно-транзисторной логики (ДТЛ)
Дополнение простейшего диодного логического элемента транзисторным ключом позволяет сформировать прототип логического элемента, обладающего свойством восстановления логического уровня.
Объединение логического элемента и ключа осуществляется через цепь диодной связи, осуществляющей функцию сдвига потенциального уровня и согласования элементов.
При действии на всех входах элемента напряжения высокого уровня входные диоды VD1 VD2 закрыты, ток резистора Ra через цепь диодов связи передается в базу биполярного транзисторного ключа, транзистор открывается и насыщается, формируя на выходе напряжение низкого логического уровня.
Если на одном, нескольких или всех входах действует потенциал низкого логического уровня, ток резистора Ra замыкается через соответствующий вход (входы). Потенциал точки А (соединение диодов) при этом недостаточен для формирования тока цепи базы транзистора, транзистор закрыт, на выходе формируется напряжение высокого логического уровня.
X(i)=0\Rightarrow U_{X(i)}=U_{КЭ}^{нас}\Rightarrow U_A=U_{КЭ}^{нас}+U_Д\lt (2U_{Д}^{св}+U_{БЭ})\Rightarrow I_Б \rightarrow 0
| X1 | X2 | VT | Y |
| 0 | 0 | × | 1 |
| 0 | 1 | × | 1 |
| 1 | 0 | × | 1 |
| 1 | 1 | • | 0 |
0 — низкий логический уровень положительной логики
1 — высокий логический уровень
× — закрытое состояние транзистора VT,
• — транзистор VT открыт и насыщен.
В положительной логике ЛЭ выполняет логическую функцию Шеффера – отрицание конъюнкции.
На принципиальных электрических схемах ЛЭ изображаются прямоугольниками с соответствующим числом входов. Вид выполняемой операции указывается условным символом в поле прямоугольника: 1- «или» (дизъюнкция), & — «и» (конъюнкция), «инверсия» (логическое отрицание) указывается кружочком на выводе элемента в точке присоединения вывода к прямоугольнику. Количество входов ЛЭ указывается цифрой перед обозначением выполняемой операции.
Элемент «2-ИЛИ»
Элемент «3-И»
Элемент Шеффера «2-И-НЕ»
Элемент Пирса «3-ИЛИ-НЕ»
Цифры над выводами логических элементов на принципиальной схеме показывают номера физических выводов в корпусе микросхемы.
Для нормальной работы элемента при формировании низкого логического уровня инвертирующий транзистор должен оставаться насыщенным, т.е. I_K\lt \beta\cdot I_Б.
I_K=I_{Rк}+N\cdot I_{ВХ}\lt \beta\cdot \left (\displaystyle\frac{E_K-U_{БЭ}-2U_Д^{св}}{R_а}\right ),
\displaystyle\frac{E_K-U_{КЭ}^{нас}}{R_к}+N\cdot \displaystyle\frac{E_K-U_{КЭ}^{нас}-U_Д}{R_а}\le \beta\cdot \displaystyle\frac{E_K-U_{БЭ}-2U_Д^{св}}{R_а}
U_{КЭ}^{нас}\ll E_K
U_{БЭ}\ll E_K
U_Д\ll E_K
Тогда \displaystyle\frac{E_K}{R_к}+N\cdot \displaystyle\frac{E_K}{R_а}\le \beta\cdot \displaystyle\frac{E_K}{R_а}, откуда:
N\le \beta -\displaystyle\frac{R_а}{R_к}
К сожалению, диодно-транзисторные логические элементы не нашли практического применения из-за избыточного количества элементов, в отличие от других, например, элементов транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ).