Приложение 1. Диоды кремниевые сплавные

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение....................................................................... 3

Темы практических работ........................................... 3

Методические указания к задаче №1.......................... 6

Методические указания к задаче №2.......................... 9

Методические указания к задаче №3.......................... 14

Методические указания к задаче №4.......................... 18

Приложение № 1.......................................................... 21

Приложение № 2......................................................... 21

 

ВВЕДЕНИЕ

Изучаемый курс имеет важнейшее значение в общеинженерной подготовке современного специалиста. Без знания электротехники и электроники сегодняшнего дня нельзя квалифицированно решать вопросы, связанные с проектированием и реконструкцией оборудования, с его эксплуатацией, с управлением технологическими процессами.

Целью преподавания дисциплины является изучение вопросов теории и практики использования в пищевых отраслях промышленности различных электроустановок и электронных устройств.

Задачи изучения дисциплины:

· Знать теорию электрических цепей в объеме программы, назначение и принцип действия трансформаторов и электрических машин, устройство электроприводов, средства измерения электрических величин, назначение и принцип действия электронных устройств на интегральных микросхемах. Назначение и основные особенности микропроцессоров, и их использование для управления технологическими процессами в пищевых отраслях промышленности.

· Уметь рассчитать разветвленную и неразветвленную электрические цепи постоянного тока и однофазного переменного тока при включении R-, L- и C - элементов с построением векторных диаграмм; включать в трехфазную сеть потребители переменного тока; использовать трансформатор для питания электроустановок; выбирать электродвигатель в системе электропривода; пользоваться электроизмерительными приборами для измерения электрических и неэлектрических величин.

Для лучшего усвоения материала рекомендуется самостоятельно решить несколько задач по темам дисциплины. Решение задач способствует лучшему пониманию и закреплению теоретических знаний. Только после их решения рекомендуется приступать к выполнению контрольных работ. При этом желательно задачи контрольных работ выполнять непосредственно после изучения соответствующей темы, такая последовательность будет способствовать лучшему закреплению знаний.

ТЕМЫПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Задача № 1

К симметричной трехфазной сети с линейным напряжением Uл подключен несимметричный приемник энергии, имеющий в каждой фазе активное R и реактивное X сопротивления Десять вариантов схем приведены на Рис.1. Сопротивления линейных проводов и нейтрального провода настолько малы, что их следует считать равными нулю. Необходимо определить линейные и фазные токи и построить векторную диаграмму, показав на ней векторы всех токов и напряжений. Исходные данные приведены в таблице 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.Варианты схем к задаче 1.

 

 

 

Рис.1. Варианты схем для задачи 1 (продолжение).

Таблица 2

	Номер строки	Напряжение Uл, В	Сопротивление R, Ом	Сопротивление Х, Ом
		18,19	10,50
			31,75
		95,26
		164,5
		285,79
			31,75
		31,75	18,33
		10,5	6,06

Методические указа н ия к задаче № 1

Задача №1 предусматривает расчет трехфазной цепи переменного тока при соединении приемников электрической энергии в звезду или треугольник. Студент должен разобраться в заданной схеме соединений и в соотношениях линейных и фазных токов и напряжений для этой схемы.

1. Определить полное сопротивление каждой фазы приемника энергии (потребителя);

2. Определить фазное напряжение Uф в зависимости от схемы соединения:

· для треугольника ;

· для звезды

3. Определить токи в каждой фазе потребителя

4. Определить линейные токи Iа, Ib, и Ic в зависимости от схемы соединения: для звезды Iл = Iф; для треугольника проще всего найти токи Iл графически из векторной диаграммы (см. п. 5). Величина тока определяется умножением длины соответствующего вектора на масштаб тока. Кроме того, величину этих токов можно определить аналитически.

5. При соединении треугольником напряжения Uф = Uл, поэтому построение векторной диаграммы начинаем с построения в выбранном масштабе векторов напряжений. Ниже вектора обозначаются выделение жирным шрифтом или черточкой сверху буквы.

Угол сдвига по фазе между Uф и Iф зависит от характера нагрузки. При активной нагрузке - Uф и Iф совпадают по фазе, при активно-индуктивной нагрузке - Iф отстает от Uф на угол j, при активно-емкостной - Iф опережает Uф на угол j. Значение этого угла можно найти из треугольника сопротивлений (см. рис. 2)

 

		j = arctg(X/R) (1) или j = arccos(R/Z)

 

 

Рис. 2

 

Определив угол в каждой фазе потребителя по формуле (1), строим векторы фазных токов Iф. Затем по уравнениям:

строим векторы линейных токов и определяем их величины. I = L M, где L - длина вектора в мм; M - масштаб [А/мм].

6. При соединении звездой с нейтральным проводом напряжения Uф равны между собой и определяются

Построение векторной диаграммы начинаем с построения в выбранном масштабе векторов фазных напряжений Ua, Ub и Uc. Векторы линейных напряжений строим по уравнениям:

; ;

 

Векторы токов строим в зависимости от углов их сдвига по фазе относительно соответствующих фазных напряжений.

Наконец, строим вектор тока нейтрального провода как геометрическую сумму векторов фазных токов

 

Рассмотрим пример:

Пусть заданы схема №3 рис.1 и ее параметры:
Uл = 36В; Х = 5,2 Ом; R = 9 Ом.

Напряжения фаз источника и нагрузки Uф одинаковы (ведь сопротивлением проводов мы пренебрегаем):

 

 

 

 

Рис. 3 Схема соединения потребителей электроэнергии в звезду

Для звезды линейные токи равны токам фаз:

 

 

Построение векторной диаграммы (рис. 3) начинаем с построения в выбранном масштабе векторов линейных и фазных напряжений.

Векторы токов строим в выбранном масштабе токов, учитывая углы сдвига по фазе (см. рис.3).

В активно-индуктивной нагрузке ток по фазе отстает от напряжения, а в активно-емкостной нагрузке опережает его на некоторый угол j.

Для схемы рассматриваемого примера j = 90, j = 30, j =-30 (см. рис. 4).

На основании первого закона для узла «0» ток нейтрального провода I равен геометрической сумме токов фаз Ia, Ib и Ic:

Рис.4. Векторная диаграмма

ЗАДАЧА №2

Трехфазный выпрямитель с полупроводниковыми диодами, включенными по простой трехфазной схеме с нейтральным выводом, питает энергией постоянного тока потребитель, имеющий сопротивление Rн.

Известны постоянная составляющая (среднее значение) напряжения на нагрузке Uно, постоянная составляющая тока в сопротивлении нагрузки Iно и линейное напряжение питающей трехфазной сети Uс. Частота f=50 Гц. Параметры диодов приведены в приложении 1.

· Необходимо:

· Вычертить принципиальную схему выпрямителя и показать на ней заданные и расчетные токи и напряжения.

· Выбрать тип диода.

· Определить расчетную мощность трансформатора и его коэффициент трансформации.

Построить графики зависимости от времени:

· фазных напряжений вторичной обмотки трансформатора Ua(t), Ub(t) и Uc(t);

· напряжения на нагрузке Uн(t);

· тока, протекающего через диод iд(t);

· обратного напряжения Uобр(t) на диоде, включенном в фазу вторичной обмотки трансформатора, указанную для вашего варианта в таблице 4.

Таблица 3

Номер строки
Uс, В
Iно, А

Таблица 4

Номер строки
Uно, В			28,5
Фаза вторичной обмотки	А	В	С	А	В	С	А	В	С	А

 

Методические указа н ия к задаче № 2

Для питания относительно мощных потребителей постоянного тока, таких как гальванические установки, зарядные устройства аккумуляторов и т.п., используют трехфазные схемы выпрямления переменного тока. Одной из таких схем является показанная на рис.5 однополупериодная схема трехфазного выпрямителя с нейтральным выводом трансформатора. В такой схеме выводы фаз вторичной обмотки трансформатора соединяются звездой, а первичной - могут быть соединены или звездой, как показано на рисунке, или треугольником.

 

 

 

 

 

Рис.5. Принципиальная схема трехфазного однополупериодного выпрямителя с выводом нейтральной точки.

На рисунке обозначены: U_AB- векторлинейного напряжение в первичной обмотке трансформатора; U_a, U_b, U_c- векторыфазных напряжений на вторичной обмотки трансформатора; Д1, Д2, Д3-полупроводниковые диоды; I _Д1, I _Д2, I _Д3 -векторы токов, протекающих через диоды; Rн-сопротивление нагрузки; Uн-вектор выпрямленного напряжения на нагрузке.

На рис.6 приведены временные диаграммы трехфазных напряжений U_a,U_b, U_c на вторичной обмотке трансформатора; временная диаграмма выпрямленного напряжения U_н (вторя строка); также временная диаграмма токов i_d2, протекающих через диод Д₂. На этом же рисунке (строка 4) приведена диаграмма изменения обратного напряжения на диоде Д₁. Диаграммы построены для случая одинаковых чисто активных нагрузок в фазах.

На 1, 3,и 4 строках рисунка по оси абсцисс откладывается время t. На оси времени в первой строке рисунка нанесены точки,: t ₀=.T/12, t ₁ =5Т/12, t ₂=9Т/12 и t ₃ =13Т/12, в которых равны между собой положительные значения напряжений U_2a,U_2b, U_2c. Здесь буквой Т обозначен период колебания напряжения в сети, равный 0,02 с, при частоте колебаний напряжении сети - 50 Гц.

Во второй строки рисунка по оси абсцисс откладывается не время, а значение текущей фазы колебаний (ωt), измеряемой в градусах. При этом полному периоду колебаний напряжения (Т) соответствует значение ωt = 360^◦, половине периода - ωt=180^◦; четверти периода –ωt=90^◦ и т.д.

Из рассмотрения временных диаграмм видно, что полупроводниковые диоды Д₁, Д₂, Д₃ открываются поочередно в те интервалы времени, когда соответствующее фазное напряжение на вторичной обмотке трансформатора больше, чем напряжения в других фазах. Например, диод Д₁ открывается в интервале времени t₀ до t₁.В это время диоды Д₂ и Д₃ оказываются закрытыми, так как напряжение на их катодах, равно напряжению на нагрузке выпрямителя (Uа- U_Д1 ), (где U_Д1-падение напряжения на диоде Д₁) и оказывается все это время больше чем напряжения на их анодах. При этом через сопротивление нагрузки протекает только ток i_д1(t).На интервале времени от t₁ до t₂ открывается диод Д₂,через который протекает ток i_д2(t),показанный в третей строчке рис.6. На интервале времени от t₂ до t₃ открывается диод Д₃ и т.д. Таким образом, токи диодов последовательно протекают через сопротивление нагрузки Rн. Зависимость выпрямленного тока от времени iн(t) будет иметь такую же форму как зависимость Uн(t), т.к.

.

 

 

 

Рис. 6.Временные диаграммы, иллюстрирующие изменения напряжений и токов выпрямителя.

Из диаграммы видно, что напряжение на выходе выпрямителя оказыва­ется не постоянным, а пульсирующим. Глубину пульсаций можно определить из следующих соображений. Известно, что напряжения в фазах сдвинуты между собой на 120⁰.Соответственно, точки пересечения кривых фазных напряжений соответствуют углам 30⁰ , 150⁰ , 270⁰. Но sin30⁰ =1/2, следовательно, пульсации выпрямленного напряжения, равны, примерно, половине максимального значения напряжения на нагрузке,.

Обратное напряжение U_1обр на диоде Д₁ в интервале времени t₁ – t₂ может быть определено по второму закону Кирхгофа для контура О-К-П-Р-О с учетом того, что падение напряжения на открытом диоде Д₂ в рассматриваемом уравнении можно приближенно считать равным нулю из вектроного уравнениия:

U_1обр= U_b -U_a= U_ab,

т.е. обратное напряжение равно линейному напряжению Uab вторичной обмотки трансформатора. На интервале времени t₂ – t₃ обратное напряжение U_1обр найдем, рассмотрев контур О-К-П-М-О

U_1обр= U_a -U_c= U_aс ,

т.е. и в этом случае обратное напряжение равно линейному напряжению Uaс вторичной обмотке трансформатора. Соответственно максимальное значение обратного напряжения на диоде Д₁ - U_1обр.m. равно максимальному значению линейного напряжения вторичной обмотки трансформатора. На рис. 5 (строка 4) показана зависимость от времени напряжения на диоде Д₁, включенном в фазу А.

При выборе диодов для конкретных условий их работы исходят из двух требований:

· допустимый ток Iдоп (т.е. максимальный выпрямленный ток, проходящий через диод) должен быть больше или в крайнем случае равен наибольшему току диода i_dm, который протекает через него при работе схемы выпрямления:.

i_dm ≤ Iдоп

где i_dm - амплитуда тока, протекающего через диод;

· допустимое обратное напряжение U_обр.max. (максимальное обратное напряжение, которое выдерживает полупроводниковый диод без пробоя в непроводящий период) должен быть больше или в крайнем случае равен максимальному значению обратного напряжения, которое получается на диоде при работе схемы выпрямления.

· U_обр.m. ≤ U_обр.max.

По условию задачи задана постоянная составляющая (среднее значение) напряжения на нагрузке Uно. Эта величина связана с амплитудным значением фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора U_2m соотношением:

Поэтому максимальное значение обратного напряжения на диоде

Максимальное значение выпрямленного тока, проходящего через диод

По найденным значениям idm и Uобр m из таблицы приложения 1 выбирается тип диода. В контрольной работе нужно указать электрические параметры выбранного диода.

Коэффициент трансформации трансформатора - это отношение линейных (или фазных) напряжений первичной и вторичной обмоток

В трехфазных сетях под напряжением питающей сети понимается линейное напряжение, оно в раз больше фазного

Действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора в раз меньше амплитудного

Поэтому коэффициент трансформации

 

Трансформатор, используемый в выпрямительной установке, характеризуют расчетной мощностью.

Нельзя путать ток в нагрузке с током во вторичной обмотки трансформатора и с током диода. Ток в нагрузке протекает непрерывно, а во вторичной обмотке трансформатора только в течение 1/3 части периода, а в остальную часть периода он равен нулю. Действующее значение тока фазы вторичной обмотки трансформатора I = 0,587 Iн, но ток в фазе первичной обмотки трансформатора не будет отличаться от него на коэффициент трансформации. Дело в том, что ток вторичной обмотки содержит постоянную составляющую, а по закону электромагнитной индукции трансформироваться может только переменная составляющая тока.

Условия работы сердечника трансформатора, питающего выпрямитель, лостаточно сложные. В результате подмагничивания сердечника постоянной составляющей тока колебания магнитного потока практически всегда выходят на насыщенную часть кривой намагничивания. Это вызывает появление пиков в кривой намагничивающего тока, и, следовательно, в кривой первичного тока. За счет увеличения мощности потерь сердечник будет перегреваться. Для уменьшения потерь приходится увеличивать сечение сердечника, что эквивалентно увеличению мощности трансформатора.

Для схемы выпрямления, показанной на рис.4, расчетная мощность трансформатора, равна:

Это значит, что трансформатор мог бы в условиях нагрузки синусоидальным током преобразовывать на 37 % большую мощность по сравнению с выпрямленной мощностью на выходе выпрямителя.

В других схемах выпрямления это недоиспользование мощности трансформатора доходит до 300 - 400 %.

 

Задача №3

В электроприводе производственного агрегата используется асинхронный двигатель трехфазного тока с короткозамкнутым ротором. Двигатель работает в номинальном режиме при линейном напряжении Uл = 380 в и при промышленной частоте f = 50 Гц.

Используя данные электродвигателя, указанные для вашего варианта в таблицах 5 и 6, выбрать сечение питающих проводов и номинальный ток плавких вставок предохранителей. Построить график зависимости вращающего момента от скольжения М = f(S), предварительно вычислив номинальное и максимальное значения момента, пусковой момент, а также значения вращающего момента при скольжении, равном 0,2; 0,4; и 0,6.

Таблица 5

Номер строки
Iпуск/Iном	7,0	6,5	6,0	5,5	5,5	6,0	6,5	7,0	7,0	6,5
Ммакс/Мно	2,2	2,1	2,0	1,9	1,8	1,7	1,7	1,8	1,9	2,0
КПДном	0,89	0,78	0,87	0,86	0,81	0,86	0,88	0,84	0,86	0,82
cosjном	0,89	0,78	0,89	0,87	0,82	0,86	0,88	0,85	0,87	0,83

 

Таблица 6

Номер строки	Тип двигателя	Рном, кBт	Sном, %
	4А180S4У3		3,5
	4А160М4У3	18,5	3.5
	4А160S2У3		3,5
	4А160S6У3		3,5
	4А100L6У3	2,2	7,0
	4А100L4У3		5,5
	4А132S4У3	7,5	5,5
	4А132S6У3	5,5	5,5
	4А90L2У3		5,5
	4А80А2У3	1,5	7,0

 

Методические указа н ия к задаче № 3

В каталогах и паспортах на электродвигатели мощность на валу обозначается Рном, число оборотов ротора в минуту n ном, номинальный ток статорной обмотки Iном. В формулах, используемых для расчета двигателей, эти величины обозначают с индексами «2»:

Мощность, потребляемая двигателем из сети (мощность на входе двигателя) Р больше мощности на валу Р (на выходе) за счет суммарных потерь энергии в двигателе. При номинальном режиме работы К.П.Д. двигателя будет номинальным и

При любом соединении статорной обмотки (звездой или треугольником) формула для подсчета активной мощности Р ном, потребляемой двигателем из сети, одна и та же:

,

где Uл- линейное напряжение, подведенное к двигателю. По условию задачи известны мощность на валу Р ном, номинальный коэффициент полезного действия двигателя - КПД ном, линейное напряжение Uл и cosj ном. Тогда, номинальный ток двигателя

.

По найденному значению тока выбирается сечение медных или алюминиевых проводов из таблицы приложения 2. Алюминиевые провода сечением меньше 2,5 мм для питания двигателей не используют.

Стандартные плавкие вставки предохранителей выпускаются на номинальные токи 6, 10, 15, 20, 25, 30, 50, 60, 80, 100, 120, 150 А. Номинальный ток плавкой вставки Iв выбирается по величине пускового тока двигателя. Для электродвигателей механизмов с легкими условиями пуска отношение пускового тока двигателя к номинальному току плавкой вставки должно быть не более 2,5, а для электродвигателей механизмов с тяжелыми условиями пуска (большая длительность разгона, частые пуски и т.п.) это отношение должно быть от 2 до 1,6. Следовательно,

Определить величину пускового тока можно из отношения Iпуск/Iном (табл. 5).

Частота вращения магнитного поля двигателя (синхронная частота) n₁ зависит только от числа пар полюсов двигателя р, на которое сконструирована статорная обмотка, и частоты f токов трехфазной системы, которые проходят по статорной обмотке:

Частота токов в статорной обмотке f и в сети f одна и та же. Для нужд промышленности выпускаются электродвигатели с разным числом пар полюсов, поэтому двигатели имеют разные синхронные частоты n₁.

При любой механической нагрузке, которую может преодолеть двигатель, синхронная частота n₁ остается величиной постоянной в отличие от частоты вращения ротора n₂, которая всегда меньше n₁ и изменяется по величине, если в процессе работы двигатель преодолевает разные тормозные моменты.

Число пар полюсов р и синхронную частоту n₁ можно определить по типу двигателя.

Условное обозначение (маркировка) двигателей состоит из цифр и букв. Схематично это можно показать так:

4 А Н А,Х (50 - 355) S, M, L A, B (2...12) У 1, 2, 3

Расшифровываются эти обозначения следующим образом.

· 4 - порядковый номер серии. Раньше выпускались двигатели серий А2 и А3, с 1986 года начали выпускаться двигатели серии АИ (асинхронная интерэлектро).

· А - асинхронный.

Дальше указывается исполнение двигателя по способу защиты от окружающей среды:

· Н - защищенного исполнения. Отсутствие знака означает обдуваемое исполнение.

После этого указывается исполнение двигателя по материалу станины и щитов:

· А - станина и щиты из алюминия,

· Х - станина алюминиевая, щиты чугунные. Отсутствие знака означает, что станина и щиты чугунные или стальные.

Затем указывается высота оси вращения в мм. Она может быть от 50 до 355 мм. Установочные размеры по длине станины обозначаются латинскими буквами:

· S - станина самая короткая,

· M - промежуточная,

· L - длинная.

Буквами также обозначается и длина сердечника статора:

· А – первый вариант длины,

· В – второй вариант длины. Отсутствие букв означает, что для данного типа сердечник выпускается только одной длины.

За буквой А или В, а если их нет, сразу же после установочного размера указывается число полюсов (2,4,6,8 или 12).

Далее указывается климатическое исполнение электродвигателя:

· У - для умеренного климата.

Наконец, цифрой указывается категория размещения:

· 1 - на открытом воздухе,

· 2 - под навесом,

· 3 - в закрытых неотапливаемых помещениях.

В маркировке двигателя указывается число полюсов, а число пар полюсов будет в два раза меньше. Например, для двигателя 4А280М6У3 число полюсов 6, число пар полюсов р = 3 и синхронная частота

 

 

Зная синхронную частоту n₁ и номинальное скольжение Sном (таблица 6), можно определить частоту вращения ротора n₂.

Скольжение

,

откуда

.

Здесь S подставляют в формулу не в процентах, а в сотых долях от числа. Например, если S=4%, то считают S = 0,04.

Вращающий момент при номинальном режиме работы двигателя определяется по формуле

,

 

где, Мном - в Нм, Р ном - в кВт, n ном - в об/мин.

Механические параметры электродвигателя должны соответствовать параметрам приводимого им в движение механизма во всех режимах его работы. Это соответствие проверяют, в первую очередь, по механической характеристике M = f(S).

По заданной перегрузочной способности двигателя определяется максимальная величина вращающего момента Mмакс и величина скольжения Sкр., при котором момент наибольший

Необходимо найти оба корня этого уравнения и выбрать такое значение Sкр, при котором номинальный режим был бы в области устойчивой работы двигателя, т.е. должно выполняться условие:

При построении механической характеристики нужно учесть, что в соответствии с принципом работы асинхронного двигателя, при S=0 вращающий момент на валу двигателя отсутствует, М = 0.

В первый момент после включения двигателя в сеть ротор в силу инерционности еще неподвижен n₂ =0, скольжение S = 1.

Вращающий момент при таком скольжении называется пусковым, Мпуск. Величину этого момента и моментов при скольжении S = 0,2; 0,4 и 0,6 можно подсчитать по формуле:

Результаты вычислений вращающего момента удобно свести в таблицу. По полученным данным нужно построить график М = f(S). На графике нужно указать точки номинального, максимального и пускового моментов; указать области устойчивой и неустойчивой работы двигателя.

 

Задача № 4

В логической схеме, приведенной на рис.7, определить сигналы на выходах Y1, Y2 и Y3. Значения сигналов на входах Х1, Х2, Х3 и Х4 заданы для вашего варианта в таблицах 7 и 8.

 

 

Х1

Y1

 

Х2 Y2

 

Х3

 

 

Y3

 

Х4

 

 

Рис.7. Сложная логическая схема.

Таблица 7

Номер строки
Х1
Х2

 

Таблица 8

Номер строки
Х3
Х4

Методические указа н ия к задаче № 4

Схема, показанная на рис.7, состоит из логических элементов. Логические элементы широко распространенные устройства как в промышленной электронике, так и в электронной цифровой вычислительной технике. Применение этих элементов и узлов основано на использовании аппарата математической логики - раздела математики о решении логических задач.

Основателем логики, как науки о способах доказательств и опровержений, считается Аристотель. В основе математической логики лежит, так называемая, алгебра логики (алгебра Буля)- система алгебраических методов решения логических задач.

Алгебра логики анализирует понятие "событие", которое оценивается только с позиции: наступило оно или нет. Событий, которые одновременно и наступили, и не наступили, не существует. Следовательно, каждому событию можно придать значение истинности, равное либо единице, либо нулю. Это очень удобно для операций в двоичной системе счисления, где имеются только две цифры - единица и нуль.

В электронных устройствах для оценки истинности используют дискретные значения напряжения или тока: более низкий уровень обозначают как "0", а более высокий как "1" или наоборот.

В алгебре логики доказывается, что любое сложное логическое преобразование можно произвести, используя всего три элементарные логические операции:

· логическое отрицание (НЕ),

· логическое сложение (ИЛИ),

· логическое умножение (И).

Операцию НЕ называют инверсией, так как она дает противоположное логическое значение на выходе по сравнению со входом. При наступлении некоторого события А1 (уровень напряжения на входе Х = 1) событие А2 не наступает (отсутствует напряжение на выходе У = 0). И наоборот, отсутствие события А1 (Х=0) соответствует наступлению события А2. примером схемы логического отрицания может быть электрическая схема приведенная на рис 8. При разомкнутом ключе Х (Х=0)на сопротивлении Rн быдет напряжение отличное от нуля (У=1 –логическая единица. При замыкании ключа Х1(логическая единица на входе) напряжение на выходе будет рано нулю (У=0-логический ноль).

На выходе схемы логического сложения «ИЛИ» логическая единица появится в случае, если на одном или на другом входе будет логическая единица. Логическое сложение называют также дизъюнкцией (объединением).

С точки зрения обработки информации операция ИЛИ представляет собой сбор информации из различных источников и объединение ее в один канал. Некоторое событие на выходе не наступает только в том случае, если одновременно не наступают все события на входе.

Пример логического элемента ИЛИ - параллельное включение ключей в электрической цепи (рис.9). На выходе, на резисторе Rн, напряжение Uу будет отличным от нуля, если замкнуть или ключ Х1, или ключ Х2, или оба вместе.

За логический нуль обычно принимают нулевое напряжение, а за логическую единицу - определенную величину напряжения. Однако, поскольку все реальные схемы работают с определенными допусками, некоторый разброс в величинах напряжений разрешается. Например, логический нуль часто получают путем введения выходного транзистора в состояние насыщения, при этом в действительности на выходе схемы может быть напряжение порядка нескольких десятых долей вольта. Такой же допуск возможен и при определении логической единицы.

Название операции логического произведения «И » связано с тем, что на выходе логическая единица появляется только в случае, когда на одном на другом входах будут логические единицы. Логическое умножение называют также операцией совпадения или конъюнкцией (пересечением).

У схемы «НЕ» только один вход, тогда как у схем «ИЛИ» и «И» в принципе может быть любое число входов, начиная с двух. Логическое произведение предполагает, что событие на выходе наступает при одновременном наступлении всех событий на входе. Если хотя бы одно событие на входе не наступает, то не наступает и событие на выходе.

Логический элемент И можно представить последовательным соединением ключей в электрической цепи (рис.10). Только в случае замыкания и ключа Х1 (состояние единицы), и ключа Х2 (состояние единицы) цепь будет замкнута и на выходе, на резисторе Rн будет напряжение Uу (т.е. единица). Во всех остальных случаях цепь будет разомкнута, и на Rн напряжение будет отсутствовать.

 

 

 

Рис. 8 Рис. 9 Рис. 10

 

Существуют логические элементы, выполняющие более сложные логические функции. Так, логический элемент ИЛИ-НЕ реализует логическую функцию по правилу логического сложения с инверсией. Эти элементы широко используются для построения триггеров - элементов памяти компьютеров. Применяя инвертирование после операции конъюнкции И, получают логический элемент И-НЕ.

На схемах логические элементы обозначают прямоугольниками. В левом верхнем углу ставят знак "1" для схем ИЛИ и НЕ и международный (коммерческий) знак амперсант & для схем И. Маленький кружочек на входе или выходе означает инверсию сигнала. Конструктивно логические элементы выполняются на дискретных компонентах или в виде интегральных схем..

 

 

Приложение 1. Диоды кремниевые сплавные