Проект стенда для исследования работы канала цифровой связи на основе 4-х канального мультиплексора-демультиплексора

дипломная работа

1.2.2 Результаты исследований работы логических устройств с помощью программы схемотехнического моделирования PSpiceAD

Инвертор. Простейший логический элемент - это инвертор. Его схема приведена на рисунке 1.13.

Рис. 1.13 - Принципиальная схема инвертора, выполненного на комплементарных МОП транзисторах

На этой схеме для упрощения понимания принципов работы микросхемы не показаны защитные и паразитные диоды. Особенностью микросхем на комплементарных МОП транзисторах является то, что в этих микросхемах в статическом режиме ток практически не потребляется. Потребление тока происходит только в момент переключения микросхемы из единичного состояния в нулевое и наоборот. Этим током производится перезаряд паразитной ёмкости нагрузки.

Рис. 1.14 - Схема элемента НЕ выполненная в Protel

Если сигнал X имеет высокий потенциал, то ключ, реализованный на транзисторе, замкнут, и потенциал точки Y низкий. В противном случае связь между точкой Y и "землей" разорвана, и сигнал Y имеет высокий уровень, что и обеспечивает реализацию логической функции "отрицание".

Таблица 1.5 - Таблица истинности инвертора

Вход

Выход

0

1

1

0

Элимент 3И-НЕ.

Базовые DTL-элементы реализуют логическую функцию И-НЕ. Функция И выполняется на диодной группе, а функцию усилителя-инвертора выполняет транзистор (рисунок 1.15).

Рис. 1.15 - Электрическая схема DTL - элемента 3И-НЕ

Схема работает следующим образом. В исходном состоянии, когда на три входа поданы лог. «1» (высокий уровень) и диоды закрыты, через резистор R1 и переход база-эмиттер протекает базовый ток, транзистор Т1 находится в «замкнутом» состоянии, на выходе «Y» присутствует низкий потенциал, т. е. лог. «0». Если на любой из входов схемы подать низкий потенциал (лог. «0»), то основная часть базового тока ответвится в цепь диод - источник сигнала, при этом базовый ток транзистора уменьшится и транзистор перейдет в «разомкнутое» состояние, а на выходе схемы появится лог. «1». Таким образом, только при наличии на трех входах лог. «1» элемент на выходе устанавливает лог. «0», т. е. реализует логическую операцию 3И-НЕ.

Рис. 1.16 - Схема элемента 3И-НЕ выполненная в Protel

Таблица 1.6 - Таблица истинности для элемента 3И-НЕ

X1

X2

X3

Y=X1*X2*X3

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

0

Ключ.

Рис. 1.17 - Упрощенная схема КМОП двунаправленного ключа

Двунаправленным ключом называют также коммутатор цифровых и аналоговых сигналов, переключатель, ключ коммутации (КК). В состав ключа коммутации входят два инвертора, управляющие двумя параллельно включенными комплементарными транзисторами собственно ключа.

Каждый из этих транзисторов имеет внутреннее сопротивление, существенно зависящее от коммутируемого напряжения, а параллельное их соединение имеет намного меньшуюзаисимость общего сопротивления от коммутируемого напряжения, как это показано на рис. 1.18.

Рис. 1.18 - Зависимости внутреннего сопротивления комплементарных транзисторов от напряжения сток-исток, показанные тонкими линиями, и заисимость их общего сопротивления, показанная жирной линией, от напряжения, коммутируемого ключем

Рис. 1.19 - Схема элемента 3И-НЕ выполненная в Protel

Рассмотрим два режима работы ключа коммутации:

1. На управляющем входе EI = 1. На выходе первого управляющего инвертора 0, значит и верхний p-МОП транзистор T1 открыт, при этом на выходе второго инвертора 1, значит и нижний n-МОП транзистор T2 открыт. Следовательно в ключе открыты оба транзистора.

2. На управляющем входе EI = 0. На выходе первого управляющего инвертора 1, значит и верхний p-МОП транзистор T1 закрыт, при этом на выходе второго инвертора 0, значит и нижний n-МОП транзистор T2 закрыт. Следовательно в ключе оба транзистора закрыты.

Делись добром ;)