Вентили специального вывода

Дополнительные выходные ворота

Иногда желательно иметь логический вентиль, который обеспечивает как инвертированные, так и неинвертированные выходы. Например, вентиль с одним входом, который одновременно является буфером и инвертором, с отдельной выходной клеммой для каждой функции.

Или вентиль с двумя входами, который обеспечивает функции И и И НЕ в одной схеме. Такие вентили существуют, и они называются дополнительными выходными вентилями . .

Общая символика таких ворот - это основная фигура ворот с полосой и двумя выходными линиями, выходящими из нее. Массив дополнительных символов ворот показан на следующей иллюстрации:

Использование дополнительных ворот

Дополнительные вентили особенно полезны в "переполненных" схемах, где может не хватить физического места для установки дополнительных интегральных схем, необходимых для обеспечения как инвертированных, так и неинвертированных выходов с использованием стандартных вентилей и дополнительных инверторов. Они также полезны в приложениях, где необходим дополнительный выход от затвора, но добавление инвертора приведет к нежелательному запаздыванию инвертированного выхода по сравнению с неинвертированным выходом.

Внутренняя схема дополненных вентилей такова, что как инвертированные, так и неинвертированные выходы изменяют состояние почти в одно и то же время:

Тристатные ворота

Другой тип специального выхода затвора называется трехсторонним, поскольку он может обеспечивать три различных режима вывода:потребление тока («низкий» логический уровень), источник тока («высокий») и плавающий («высокий Z» или высокоомный ). Выходы с тремя состояниями обычно находятся в качестве дополнительной функции на буферных вентилях. Для таких ворот требуется дополнительный входной терминал для управления режимом «high-Z», и этот вход обычно называют включить . .

Когда разрешающий вход удерживается на «высоком уровне» (1), буфер действует как обычный буфер с выходным каскадом с тотемным полюсом:он способен как обеспечивать, так и потреблять ток. Однако выходной терминал «плавает» (переходит в режим «высокого Z»), если когда-либо разрешающий вход заземляется («низкий»), независимо от логического уровня сигнала данных.

Другими словами, установка входного разъема разрешения на низкий уровень (0) эффективно отключает вентиль от того, к чему подключен его выход, так что он больше не может иметь никакого эффекта.

Схематическая диаграмма и таблица истинности трехсторонних буферов

Буферы с тремя состояниями помечены на схематических диаграммах символом треугольника внутри символа затвора следующим образом:

Работа трехстороннего буфера с инвертированными входами включения

Буферы с тремя состояниями также сделаны с инвертированными входами разрешения. Такой вентиль работает нормально, когда на разрешающем входе «низкий» (0), и переходит в выходной режим с высоким Z, когда разрешающий вход «высокий» (1):

Двусторонний переключатель

Один особый тип ворот, известный как двусторонний переключатель использует управляемые затвором MOSFET-транзисторы, действующие как переключатели включения / выключения для переключения электрических сигналов, аналоговых или цифровых. Сопротивление «включено» такого переключателя находится в диапазоне нескольких сотен Ом, сопротивление «выключено» - в диапазоне нескольких сотен мегаом . .

Двусторонние переключатели показаны на схемах как переключатели SPST (однополюсные, однополюсные) внутри прямоугольных коробок с клеммой управления на одной из длинных сторон коробки:

Двусторонний переключатель можно лучше всего представить как твердотельную (полупроводниковую) версию электромеханического реле:управляемый сигналом переключающий контакт, который может использоваться для передачи практически любого типа электрического сигнала. Конечно, будучи твердотельным, двусторонний переключатель не имеет нежелательных характеристик электромеханических реле, таких как «дребезг контактов», искрение, низкая скорость или подверженность механической вибрации.

И наоборот, их токопроводящая способность довольно ограничена. Кроме того, сигнал, передаваемый «контактом», не должен превышать напряжения «шины» источника питания, питающего схему двустороннего переключателя.

Четыре двусторонних переключателя упакованы внутри интегральной схемы популярной модели «4066»:

ОБЗОР:

• Дополнительные ворота обеспечивать как инвертированные, так и неинвертированные выходные сигналы таким образом, чтобы ни один из них не задерживался относительно другого.
• Тристат вентили обеспечивают три различных состояния вывода:высокий, низкий и плавающий (High-Z). Такие вентили переводятся в режимы выхода с высоким импедансом с помощью отдельной входной клеммы, называемой enable .
• Двусторонние переключатели представляют собой схемы MOSFET, обеспечивающие включение / выключение различных типов электрических сигналов (аналоговых и цифровых), управляемых сигналами напряжения логического уровня. По сути, это твердотельные реле с очень малым током.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

• Рабочий лист булевой алгебры