Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

3.8: Спеціальні вихідні ворота

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    101136

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Іноді бажано мати логічний вентиль, який забезпечує як інвертований, так і неінвертований виходи. Наприклад, одновхідний затвор, який є одночасно буфером і інвертором, з окремою вихідною клемою для кожної функції. Або, затвор з двома входами, який забезпечує і функції І, і NAND в одній схемі. Такі ворота існують, і їх називають додатковими вихідними затворами.

    Загальна символіка для таких воріт - основна фігура воріт з виступаючими з неї брусом і двома вихідними лініями. Масив додаткових символів воріт показаний на наступній ілюстрації:

    04149.png

    Додаткові ворота особливо корисні в «переповнених» схемах, де може не вистачити фізичного місця для монтажу додаткових мікросхем інтегральних схем, необхідних для забезпечення як інвертованих, так і неінвертованих виходів за допомогою стандартних воріт і додаткових інверторів. Вони також корисні в додатках, де додатковий вихід необхідний від затвора, але додавання інвертора призведе до небажаного відставання часу в перевернутому виході щодо неінвертного виходу. Внутрішня схема доповнених вентилів така, що як інвертований, так і неінвертований виходи змінюють стан практично в один і той же час:

    04150.png

    Інший тип спеціального виходу затвора називається тристатний, оскільки він має можливість забезпечити три різних режими виходу: потоковий потоковий («низький» логічний рівень), джерело струму («високий») та плаваючий («High-Z», або високий імпеданс). Тристатні виходи зазвичай знаходяться як додаткова функція на буферних воротах. Такі ворота вимагають додаткової вхідної клеми для управління режимом «High-Z», і цей вхід прийнято називати включенням.

    04151.png

    При включеному вході утримується «високий» (1), буфер діє як звичайний буфер з вихідним каскадом тотемного полюса: він здатний як джерело, так і потоковий струм. Однак вихідний термінал плаває (переходить у режим «High-Z»), якщо коли-небудь вхід включення заземлений («низький»), незалежно від логічного рівня сигналу даних. Іншими словами, роблячи ввімкнути вхідний термінал «низький» (0) ефективно відключає ворота від будь-якого його виходу, щоб він більше не міг мати жодного ефекту.

    Тристатні буфери позначені на схематичних схемах символом трикутника всередині символу воріт наступним чином:

    04152.png

    Тристатні буфери також зроблені з інвертованими входами включення. Такий затвор діє нормально, коли вхід включення «низький» (0) і переходить в режим виходу High-Z, коли вхід включення «високий» (1):

    04153.png

    Один спеціальний тип затвора, відомий як двосторонній комутатор, використовує контрольовані воротами транзистори MOSFET, що діють як перемикачі включення/вимикання для перемикання електричних сигналів, аналогових або цифрових. Опір «включення» такого вимикача знаходиться в діапазоні декількох сотень Ом, опір «вимкнено» знаходиться в діапазоні декількох сотень мега- Ом.

    Двосторонні вимикачі з'являються в схемах як перемикачі SPST (Single-Pole, Single-Throw) всередині прямокутних коробок, з клемою управління на одній з довгих сторін коробки:

    04310.png

    Двосторонній комутатор найкраще передбачити як твердотільний (напівпровідниковий) варіант електромеханічного реле: контакт перемикача, що спрацьовує сигналом, який може бути використаний для проведення практично будь-якого типу електричного сигналу. Звичайно, будучи твердотільним, двосторонній вимикач не має жодної з небажаних характеристик електромеханічних реле, таких як контактний «підстрибуючий», дуга, повільна швидкість або сприйнятливість до механічної вібрації. І навпаки, однак, вони досить обмежені в своїй струмопровідної здатності. Крім того, сигнал, що проводиться «контактом», не повинен перевищувати напруги живлення «рейки», що живлять ланцюг двостороннього вимикача.

    Чотири двосторонніх вимикача упаковані всередині популярної моделі інтегральної схеми «4066»:

    04311.png

    Рецензія

    • Додаткові ворота забезпечують як інвертовані, так і неінвертовані вихідні сигнали таким чином, що жоден з них не затримується по відношенню до іншого.
    • Тристатні ворота забезпечують три різних вихідних стани: високий, низький і плаваючий (High-Z). Такі ворота командуються у свої режими виходу з високим імпедансом за допомогою окремого вхідного терміналу, який називається увімкненням.
    • Двосторонні вимикачі - це схеми MOSFET, що забезпечують включення/вимикання для різних типів електричних сигналів (аналогових і цифрових), керованих сигналами напруги логічного рівня. По суті, вони являють собою твердотільні реле з дуже низькою здатністю обробки струму.