3.4. Импульсные генераторы на оу
Основой генераторов пилообразного (линейно-изменяющегося) напряжения (ГЛИН) обычно являются БГ или МВ (либо другие простейшие релаксаторы). В одной из практических схем рис. 3.7а, при подаче на вход отрицательного импульса транзистор V2 запирается и конденсатор С1 заряжается через V1, ток базо-эмиттерного перехода которого постоянен и определяется:
Поэтому его коллекторный ток Iк также постоянен. По окончании отрицательного импульса V2 отпирается и емкость C1 через него разряжается на «землю». Линейность «пилы» определяется коэффициентом усиления βоу и составляет 1–3 %. Более лучшая линейность достигается в схемах с ОУ с высоким коэффициентом усиления.
Рис. 3.7. ГЛИН и его графики работы
Существует много модификаций ГЛИН в частности, на основе интегрирующей RC-цепи и ключа (интегратор Миллера) и другие схемы, позволяющие получать «пилу» с высокой линейностью. Генераторы пилообразного напряжения широко используются для получения временных разверток на экране электронно-лучевых трубок в осциллографах и телевизорах; для сравнения напряжений; для получения регулируемой временной задержки; для преобразования непрерывных величин в дискретные и т. д.
3.5. Логические элементы
Логическим элементом называется элемент, принимающий значения 0 или 1. Ранее говорилось, что в цифровой технике принято отождествлять логический ноль за сигнал низкого уровня (отсутствие импульса, пауза, либо отрицательный импульс), а логическую единицу за сигнал высокого уровня (т.е. положительный импульс). Такое отождествление оказалось очень удобным при построении элементов цифровой техники – логических элементов, в которых связь между входным и выходным сигналами определяется логической функцией на основе булевой алгебры. Основные операции, положенные в основу логических элементов: логическое сложение, логическое умножение и отрицание. Функцию логического сложения (дизъюнкция) реализуют в простой диодной схеме называемой элементом ИЛИ, который дает на выходе единицу, если это значение по крайней мере присутствует на одном из входов, для схемы рис. 109 это будет означать, что если напряжение на любом из анодов диода повысится до соответствующего уровня, то оно появится и на катодах (нагрузке).
Рис. 109. Логическая функция ИЛИ (логическое сложение)
Функция логического умножения реализуется логическим элементом «И» также в простой диодной схеме рис. 110 (конъюнкция) которая дает на выходе единицу тогда и только тогда, когда на обоих входах совпадает единица (то же самое с нулем!) для схемы рис. 110 это будет означать, что выходное напряжение на общей точке анодов возрастет тогда лишь, когда на оба входа (катода) одновременно подать сигнал высокого уровня.
Рис. 110. Логическая функция И (логическое умножение)
Элемент НЕ (отрицание). Операцию отрицания выполняет инвертирующий усилитель. Мы знаем уже, что инверсией (переворачиванием фазы); обладает транзисторный усилитель в схеме с ОУ (или ОУ с инвертирующим входом). То есть если на входе лог. 1, то на выходе лог. 0 и наоборот. Как правило, в современной цифровой технике используют элементы на транзисторах в интегральном исполнении (т. н. транзисторно-транзисторная логика), обладающие совмещенной функцией, т. е. элементы «ИЛИ-НЕ» и элементы «И-НЕ», так как инверсные выходы у таких ТТЛ всегда есть и всегда оказываются необходимыми. А элементы «И-НЕ», кроме того, преимущественно выполняют типа ТТЛШ (на ненасыщаемых транзисторах Шоттки).
Представление цифровых сигналов в виде последовательностей нулей и единиц (импульсов) удобно согласуется с двоичной системой счисления в которой используется только два состояния. Цифровые методы передачи, отбора и хранения информации очень перспективны, поэтому аналоговые (непрерывные сигналы) часто преобразуют в дискретные (цифровые) и далее легко осуществляют её преобразование. Существуют интегральные преобразователи аналогового сигнала в цифровую (АЦП) и наоборот – ЦАП. Преимущества цифровых методов обработки сигналов, а также их использование в ЭВМ бесспорны, так как не имеют ограничений по точности вычислений, как это имеет место в аналоговых системах.