на головну | список тем | перегляд презинтацій | самотестування | історія створення

 

 

 

 

Тема8. Логічний елемент Інвертор.

Найпростіший логічний елемент - це інвертор (логічний елемент НІ, inverter). Інвертор виконує найпростішу логічну функцію - інвертування, тобто зміна рівня вхідного сигналу на протилежний. Інвертор має всього один вхід і один вихід. Вихід інвертора може бути типу 2С або типа ОК. На малюнку. 2.1.а. показані умовні позначення інвертора, а в таблиці. 8.1 представлена таблиця істинності інвертора.

В одному корпусі мікросхеми звичайно буває шість інверторів. Вітчизняне позначення мікросхем інвертора - «ЛН». Приклади: КР1533ЛН1 (SN74ALS04) - шість інверторів з виходом 2С, КР1533ЛН2 (SN74ALS05) - шість інверторів з виходом ОК. Існують також інвертори з виходом ОК і з підвищеним вихідним струмом (ЛН4) і з підвищеною вихідною напругою (ЛНЗ, ЛН5). Для інверторів з виходом ОК необхідне включення вихідного резистора навантаження. Звичайно величина резистора вибирається порядку сотень Ом - одиниць кОм.
Дві основні області застосування інверторів - це зміна полярності сигналу і зміна полярності фронту сигналу (малюнок. 8.1). Тобто з позитивного вхідного сигналу інвертор робить негативний вихідний сигнал і навпаки, а з позитивного фронту вхідного сигналу - негативний фронт вихідного сигналу і навпаки. Ще одне важливе застосування інверторів - буферизація сигналу (з інверсією), тобто збільшення навантажувальної здатності сигналу. Це потрібно у тому випадку, коли якийсь сигнал треба подати на багато входів, а вихідний струм джерела сигналу недостатній.
Малюнок 8.1. Використання інверторів для зміни прлярності та фронту сигналу.

Сам інвертор як найпростіший елемент частіше за інші елементи використовується в нестандартних включеннях. Наприклад, інвертор звичайно застосовується в схемах генераторів прямокутних імпульсів (малюнок. 8.2), вихідний сигнал яких періодично змінюється з нульового рівня на одиничний і назад. Всі приведені схеми, окрім схеми д), виконані на елементах К155ЛН1, але можуть бути реалізовані і на інверторах інших серій при відповідній зміні номіналів резисторів. Наприклад, для серії К555 номінали резисторів збільшуються приблизно втричі. Схема д) виконана на елементах КР531ЛН1, оскільки вона вимагає високої швидкодії інверторів.
Для схеми а) характеристики (вихідну частоту, тривалість імпульсу) можна розрахувати тільки приблизно. Для схем а) і б) при вказаних номіналах резистора і конденсатора частота генерації складе порядка 100 кГц, для схеми в) - близько 1 Мгц. Ці схеми рекомендується використовувати тільки в тих випадках, коли частота не дуже важлива, а важливий сам факт генерації. Якщо ж точне значення частоти принципове, то рекомендується використовувати схеми г) і д), в яких частота вихідного сигналу визначається тільки характеристиками кварцового резонатора. Схема г) використовується для кварцового резонатора, що працює на першій (основний) гармоніці. Величину ємності можна оцінити по формулі:

С > 1/(2RF)
де F - частота генерації.

Схема д) застосовується для гармонійних кварцових резонаторів, що працюють на частоті, більшій основної в 3, 5, 7 разів (це потрібно для частот генерації вище 20 Мгц).

Малюнок 8.2. Схеми генераторів прямокутних імпульсів на інверторах.

Інвертор також застосовується в тих випадках, коли необхідно одержати затримку сигналу, правда, незначну (від 5 до 100 нс). Для отримання такої затримки послідовно включається потрібна кількість інверторів (малюнок. 8.3, верхня схема).
Про точне значення одержуваної затримки говорити не доводиться, її можна оцінити тільки приблизно.

Малюнок 8.3. Використання інвертора для затримки синалу.

Для затримки сигналу використовуються також конденсатори (малюнок 8.3, дві нижні схеми). При цьому затримка виникає через повільний заряд і розряд конденсатора (напруга на конденсаторі - Uc). Схема без резистора (внизу зліва на малюнку) дає затримку близько 100 нс. В схемі з резистором (внизу справа на малюнку) номінал резистора повинен бути порядка сотень Ом.
На закінчення треба відзначити, що інверсія сигналу застосовується і всередині складніших логічних елементів, а також всередині цифрових мікросхем, що виконують складні функції.

презинтація
попередня тема наступна тема

тестування