Безконтактні логічні елементи

В даний час у різних пристроях автоматизації (слідкуючі системи, обчислювальні машини і т.д.) широко застосовуються безконтактні логічні елементи, що можуть виконувати функції, аналогічні функціям релейно-контакторних апаратів. При цьому гранично скорочується час всіх операцій і збільшується термін служби. Такі елементи працюють у сполученні з підсилювачами різного роду, тому що потужність їх мала.

Безконтактні логічні елементи виконуються на електронних лампах, напівпровідникових діодах, транзисторах, феритових сердечниках, тонких магнітних плівках і мікросхемах. В елементах, побудованих на електронних лампах і транзисторах, логічна операція сполучається з одночасним посиленням сигналів, у зв'язку з чим вони називаються активними. Досить часто такий самий результат може бути отримано при використанні магнітних і сегнетоелектричних елементів.

В елементах, виконаних на діодах, конденсаторах, трансформаторах, відбувається загасання сигналів, і вони називаються пасивними. Розглянемо деякі приклади реалізації безконтактних логічних елементів. На мал. 7.39 показано схему елемента «НЕ», виконаного на ламповому тріоді.

Рис. 7.39. Логічна схема «НЕ» па ламповому тріоді

На виході буде високий позитивний потенціал (+U_а). При подачі позитивного сигналу на вхід лампа відмикається і потенціал на виході зменшується. На мал. 7.40 зображено діодний елемент «И» із трьома входами.

 

Рис. 7.40. Логічна схема «И» на діодах

Рис. 7.41. Логічна схема «ЧИ» на транзисторах

 

На виході з'являється високий потенціал тільки тоді, коли на усіх входах будуть позитивні сигнали високого рівня (більше +Е) і діоди Д1 - ДЗ виявляться замкненими. Якщо хоча б на одному вході, наприклад на другому, буде низька напруга, через резистор R1 і діод Д2 потече струм, як показано штриховою стрілкою. Цей струм викликає спадання напруги на резисторі R1, і потенціал виходу буде низьким. На мал. 7.41 представлено схему «ЧИ» на транзисторах із трьома входами.

З появою негативного потенціалу на будь-якому вході відповідний тріод відкривається, по резистору R починає проходити струм і потенціал виходу стає позитивним.

Принципова схема феритового осередку «пам'ять» зображено на мал. 7.42 (ліва частина без транзистора).

Припустимо, що спочатку кільцева котушка з феритовим сердечником знаходилася в такому стані, що залишкова індукція в ній була негативною (- В_r). При проходженні позитивного імпульсу струму +i_з в обмотці, що задає, Wз сердечник перемагнічується від - до до + Вr (« запам'ятовує» проходження імпульсу + iз). З'ясувати, який імпульс «запам'ятав» сердечник, можна, пославши імпульс +i_сч в обмотку, що зчитує, Wсч. При цьому сердечник перемагнічується від + В_r до - В_r, і у вихідній обмотці W_вих індуктується імпульс е.р.с., причому початок обмотки буде мати негативний потенціал. Якщо через обмотку W_з пройшов негативний імпульс -iз, індукція в сердечнику перед зчитуванням буде дорівнювати - В_r. Наступна посилка імпульсу, що зчитує, не змінить стану сердечника, і на виході буде відсутній імпульс е.р.с. При з'єднанні затисків обмотки W_вих із вхідними затисками транзисторного каскаду, як показано на мал. 7.42 штрихами, одержуємо ферит-транзисторний осередок. При посилці імпульсу, що зчитує, напруга u_вих відкриває транзистор і на його виході з'являється посилена позитивна напруга и'_вих, якщо через обмотку Wв попередньо пройшов імпульс +i_з. Можливі різні сполучення окремих елементів, що дозволяють одержати діод-транзисторні, ферит-діодні й інші логічні елементи.

Рис. 7.42. Логічна схема «пам'ять» з використанням феритового сердечника

Рис. 7.43, Схема нуль-органа

 

У цифрових електровимірювальних приладах використовуються нуль-органи, що здійснюють операцію «більше» чи «менше». У них вимірювана напруга u_x порівнюється з відомим компенсуючим u (мал. 7.43), що змінюється в часі по лінійному законі.

Поки u < u_x, діод Д закритий і на виході нуль-органа відсутнє е.р.с. У той момент, коли u перевищить u_x, відкриється діод Д и у вторинній обмотці трансформатора Тр1 буде індуктуватися імпульс е.р.с., що відкриває транзистор T. На виході нуль-органа з'являється посилений імпульс u_вих, що направляється в пристрій, що зчитує,