1.2. Skaitmeniniai signalai, jų formavimas

1.2. SKAITMENINIAI SIGNALAI, JŲ FORMAVIMAS

1.3 pav. Mechaninis jungiklis

Skaitmeninius signalus t.y.loginį 1 ir 0 galime formuoti ir valdyti mechaniniais, elektromagnetiniais arba elektroniniais jungikliais.
Jungikliuose su mechaniniais kontaktais (1.3 pav.) pasireiškia kontaktų drebėjimas t.y. vieno perjungimo metu gauname daugkartinį perjungimą – tai atitinka keleto lygių formavimą.

Skaitmeninėje technikoje naudojami elektroniniai tranzistoriniai jungikliai, jų veikimo sparta ir kiti parametrai yra tūkstančius kartų geresni už mechaninių.

1.4 pav. Tranzistorinis jungiklis

Paprasčiausias elektroninis jungiklis yra tranzistorinis jungiklis. Supaprastinta tokio jungiklio elektros schema parodyta 1.4 pav. Jo elektros schema analogiška bendro emiterio stiprinimo pakopos schemai.
Tokių elektroninių jungiklių su dvipoliais ir lauko tranzistoriais veikimo principas buvo nagrinėtas elektronikos programoje. Dabar tik trumpai tai prisiminsime.

Tranzistoriniam jungikliui būdingi du darbo režimai: atkirtos ir soties. Stiprinimo režime tranzistorius dirba tik perjungimo metu, t.y. pereinant iš atkirtos į soties režimą arba atvirkščiai. Loginį 1 ir 0 atitinkanti įtampa techninėje literatūroje žymima įvairiai, tačiau dažniausiai naudojami žymėjimai yra:

aukštas lygis t.y. loginis 1 žymimas U1  arba UH (H – high).

žemas lygis t.y. loginis 0 žymimas U0 arba UL  (L – low).

1.5 pav. Loginio 1 formavimas

Loginis 1 formuojamas, kai elektroninis jungiklis atjungtas, t.y. tranzistoriui dirbant atkirtos režime (1.5 pav.). Tuomet jo abi pn sandūros uždarytos, tranzistoriaus varža RK-E šiuo atveju yra didžiausia ir siekia šimtus megaomų.

Įtampa tranzistorinio jungiklio išėjime:

UOUT=U1 , didžiausia ir yra ribose U1min ≤ U1  ≤ Um.

U¹_min priklauso nuo tranzistorinio jungiklio parametrų t.y. nuo varžos kolektoriaus grandinėje (R_k) nuo uždaryto tranzistoriaus varžos (R K-E = R_max ) ir jungiklio apkrovos.

1.6 pav. Loginio 0 formavimas.

Loginis 0 formuojamas, kai elektroninis jungiklis sujungtas, t.y. tranzistoriui dirbant soties režime (1.6 pav.). Tuomet abi jo pn sandūros atviros, tranzistoriaus varža RK-E šiuo atveju yra mažiausia ir neviršija keliolikos omų.

Įtampa tranzistorinio jungiklio išėjime:

UOUT=U0 , mažiausia ir yra ribose 0 ≤ U0 ≤ U0max

1.7. pav. Leistinos loginių signalų kitimo zonos

⁰_max priklauso nuo jungiklio parametrų t.y. nuo varžos kolektoriaus grandinėje (R_k) nuo atviro tranzistoriaus varžos (R K-E = R _min ) ir jungiklio apkrovos.
Matome (1.7 pav.), kad signalų zonos atskirtos uždrausta zona. Jei signalai patenka į šią zoną, tai reiškia, kad grandinė neteisingai sujungta ar atsirado gedimas.

U¹_min ir U⁰_max  lygiai yra vieni iš pagrindinių skaitmeninių grandinių parametrų. Šie lygiai įvairioms serijoms yra skirtingi. Labiausiai paplitusioms TTL serijoms, kurių U_m.š = 5V vidutinės šių dydžių reikšmės:

U1min= 2,4 V,  U0max= 0,4 V.

Tuomet leistinos loginio 1 ir 0 kitimo ribos:

2,4 V ≤ U1 ≤ 5,0 V	PRISIMINKITE TAI SVARBU
0 V ≤ U0 ≤ 0,4 V

1.2. pav. pavaizduoti skaitmeniniai signalai yra idealios formos. Realiom sąlygom loginiai lygiai 1 ir 0 nėra griežtai fiksuoti, jų leistinos kitimo ribos yra gana plačios (1.7 pav.). Tai reiškia, kad signalų lygio kitimas leistinose ribose nekeičia perduodamos informacijos. Tai vienas iš pagrindinių skaitmeninių grandynų privalumų.