Реализация логических операций на струйных элементах (логические модули)

 

Логические модули применяются в устройствах дискретного действия. Различные схемы соединения между собой элементов СТ-55 позволяют реализовать различные логические функции.

В данной работе выполняются только 6 логических операций (рис. 1.5.): дизъюнкция, стрелка Пирса, запрет, импликация, конъюнкция, штрих Шеффера. Операции могут быть реализованы на одном или на двух-трех элементах СТ-55. Операции конъюнкция и штрих Шеффера также можно реализовать на элементе СТ-61 (см. рис. 1.4, б).

Дизъюнкция. Логическое сложение выполняется на схеме "ИЛИ". Из полученной логической формулы (1.1) очевидно, что операция сложения сигналов Рвых1=Р1+Р2 осуществима при условии Р3 = Р4 = 0, тогда на структурный блок 3 "&" (см. рис. 1.4, а) будет поступать единичный сигнал "1" от второго блока, следовательно, при наличии высокого уровня сигналов "1" Р1 или Р2 или обоих вместе выходной сигнал также высокого уровня (Рвых = 1). Математическая запись операции , принципиальная схема подключения каналов элемента приведена на рис. 1.5, а. Таблица истинности отражена в табл. 1.1 (наборы N 4, 8, 12).

Стрелка Пирса. Логическую операцию отрицания дизъюнкции при наличии инверсного выхода 4 в элементе СТ-55 несложно реализовать на той же схеме подключения (cм. рис. 1.5, а), но используя выходной канал 4. Математическая запись операции .

Запрет. Логическая функция "запрет" описывается формулой . Это выражение может быть получено из формулы (1.1) при подстановке в нее Р1 = 0 и Р3 = 0. Схема функции приведена на рис. 1.5, б.

 

Импликация. Логическая функция равна 0 при Р1 = 1 и Р2 = 0, во всех остальных случаях Рвых1 = 1. Принципиальная схема (рис. 1.5, в) построена на двух элементах. Выходной сигнал Р1 инвертируется элементом 1, а элемент 2в соответствии с вышеуказанной операцией "ИЛИ" реализует логическое сложение: .

Конъюнкция. Функция логического умножения () равна 1 при Р1 = 1 и Р2 = 1. Схему, реализующую эту функцию, называют схемой "И". Она реализуется на трех элементах СТ-55 (рис. 1.5, г). Элементы 1 и 2 инвертируют Р2 и Р1, тогда согласно формуле (1.2) при условии, что Р3 = 0, Р4 = 0 на выходе 4 третьего элемента реализуется.

.

Операция конъюнкции реализуется на прямых входах 2, 3 элемента СТ-61 (рис. 1.2, б, 1.4, б), а в качестве выходного канала используется канал 5.

Штрих Шеффера. Логическая функция () (И НЕ) является отрицанием конъюнкции. Схема может быть реализована на схеме, приведенной на рис. 1.5, г, но с использованием в качестве выходного канала 5.

Модули памяти

 

В данной работе исследуются триггеры с раздельными входами: триггер, собранный на СТ-55 по схеме, приведенной на рис. 1.6, а; триггер-элемент СТ-55 (рис. 1.6, б), условное обозначение которого на логических схемах приведено на рис.1.2, г, 1.4, в. Триггер с раздельными входами вырабатывает на выходе 5 (Рвых1 = 1) при подаче сигнала Р1 = 1, а при подаче сигнала Р3 = 1 на выходе триггера 5 устанавливается 0, а на входе 4 Pвых2 = 1. Одновременная подача двух входных сигналов запрещена.

 

Рис. 1.5. Реализация логических функций (а – дизъюнкция, стрелка Пирса, б – запрет, в – импликация, г – конъюнкция, штрих Шеффера)

 

Рис. 1.6. Временно-импульсные операции: а, б – триггер, в – генератор

Модуль генератора

 

В работе исследуется генератор ступенчатых колебаний. Схема генератора (рис. 1.6, в) построена на двух элементах СТ-55 и инерционном звене, состоящем из емкости и дросселя. Период колебаний изменяется подбором параметров инерционного звена. В момент подачи Рпит в каналы 1 выходные сигналы каналов 5 элементов 1, 2 равны нулю. Когда через канал 4 и дроссель Др наполнится емкость V, то сформируется Рупр = 1, подаваемый по каналу 3 в первый элемент, и на его выходе 5 появится сигнал "1", который поступает во второй элемент по каналу 2. Второй элемент СТ-55 выполняет практически функцию повторителя, поэтому при наличии управляющего сигнала по входу 2 выходной сигнал канала 5 равен 1. После разрядки емкости V выходные сигналы элементов снова примут минимальные нулевые значениями и цикл повторится.

Модуль усилителя

 

Модуль усилителя мощности ‑ элемент СТ-58, принципиальная схема которого приведена на рис. 1.2, д, а условное изображение на схемах (см. рис. 1.4, г), имеет линейную характеристику (см. рис. 1.4, е) в области низких значений управляющих сигналов до 0.2 Рвх/Рпит. В этой области он может использоваться как мощный аналоговый усилитель. Более распространено его применение в дискретных схемах в качестве усилителя ‑ коммутатора сигналов.