Реверсивное управление логическими элементами

Реверсивное управление-01

Как использовать реверсивное управление типовыми элементами в цифровой технике


Реверсивное управление: работа устройств электронной техники, также, каки чтение текста, также, как общепринятое изображение схем устройств на электрических схемах традиционно и последовательно описывается или происходит слева-направо, в соответствии с направлением прохождения сигнала или правилами чтения текста или схем. С одной стороны, это облегчает конструирование схем и понимание принципов их работы, с другой — существенно обедняет возможности модернизации устройств и заметно ограничивает заложенный в них потенциал.

Реверсивность в работе электронных устройств подразумевает возможность равнозначного пропускания и/или обработки сигналов через эти устройства как в направлении от входа к выходу, так и наоборот [1-4], т.е. входы и выходы реверсивных устройств взаимно обратимы. Ниже на Рисунках 1-4 приведены примеры использования типовых элементов цифровой техники в обратимом режиме.

Реверсивное управление-1

На Рисунке 1 показана схема реверсивной работы повторителя напряжения, выполненного на элементе DD1 CD4050BD. Выходной нал повторителя напряжения, как это и следует из наименования устройства, полностью повторяет входной сигнал при полной обратимости входа и выхода устройства. Особенностью этой и нижеприводимых схем является то, что сопротивление нагрузки устройства во избежание просаживания уровня выходного сигнала должно превышать 100 кОм.

На следующем Рисунке 2 показана схема реверсивного инвертора напряжения.

Реверсивное управление-2

Возможность реверсивной работы элементов И/И-НЕ; ИЛИ/ИЛИ-НЕ; Исключающее ИЛИ/Исключающее ИЛИ-НЕ продемонстрирована на Рисунке 3.

Реверсивное управление-3

Второй вход логического элемента условно при помощи переключателя SA2 подключается к общей шине или шине питания, хотя на этот вход могут быть поданы управляющие импульсы от второго генератора импульсов. Перспективы работы в реверсивном режиме элементов цифровой техники более сложного построения пока проблематичны, хотя пример использования D-триггера в качестве делителя частоты на два привести можно (Рисунок 4).

Читайте также:  Cхема линейного стабилизатора напряжения

Реверсивное управление-4

Динамика переходных процессов на входе и выходе устройства изображена на Рисунке 5.

Переходные процессы-5

На рисунке отчетливо заметны небольшие ступеньки, искажающие форму выходных импульсов, обусловленные особенностью построения схемы. Впрочем, амплитуда этих ступенек (малые доли вольта) не столь значительна, чтобы сказаться на работе последующих каскадов.

Подключение питания микросхем-6

Питание логических элементов, работающих в реверсивном режиме, можно осуществлять как обычным способом, от источников питания постоянного тока (Рисунок 6, слева), так и от одного или нескольких внешних генераторов импульсных сигналов путем суммирования их, например, диодным сумматором и последующей фильтрации элементами R1C1 (Рисунок 6, справа).

Разумеется, на форму и амплитуду сигналов генераторов такая нагрузка влиять не должна. Отметим, что диодно-резистивная схема защиты входов и выходов КМОП-микросхем допускает возможность их работы в слаботочном режиме без использования собственного источника питания при подаче сигналов на вход(ы) микросхемы.

Литература

1. Shustov M.A., ShustovA.M. Electronic Circuits for All. — London: Elektor International Media BV, 2017. — 397 p.; Elektronika za sve: Prirucnik prakttcne elektronike. — Nis: Agencija EHO, 2018. -392 St.
2. Шустов М.А. Реверсивные регенераторы логического уровня // Радиомир. — 2011. — № 4. — С. 14-15
3. Шустов М.А. Полностью реверсивный усилитель на ОУ
4. Шустов М.А. Реверсивный УНЧ

Материалы по теме

1. Datasheet Texas Instruments CD4050B
2. Datasheet Texas Instruments CD40106B
3. Datasheet Texas Instruments CD4013B