Міністерство освіти і науки України Національний університет „Львівська Політехніка” Кафедра електронних обчислювальних машин Звіт про виконання розрахункової роботи № 2 з курсу „Комп’ютерна електроніка” Тема: Реалізація логічних функцій на основі біполярних транзисторів. Львів – 2003 Мета: Реалізувати задану згідно власного варіанту логічну функцію на основі біполярних транзисторів та дослідити особливості її реалізації. Теоретичний вступ Біполярним транзистором називається напівпровідниковий пристрій, який містить два pn–переходи, має не менше трьох виводів та здатний підсилювати потужність вхідного сигналу. Для реалізації логічних функцій, в основному, використовують включення транзистора в ключовому режимі (схема із спільним емітером). При цьому, оскільки схема СЕ інвертує вхідний сигнал, то логічні функції реалізуються в інверсному вигляді. На рис. 1 приведено логічні схеми логічних операцій, відповідно, заперечення, множення та додавання.
 Рис. 1. Реалізація елементарних логічних функцій на основі біполярних транзисторів:а) схема НІ; б) схема 2І–НІ; в) схема 2АБО–НІ. Схема включення транзистора із спільним емітером має низький вхідний опір та сильно залежить від коливань внутрішніх параметрів транзистора. Для підвищення стабільності функціонування цифрових схем та забезпечення необхідних співвідношень між струмами транзисторів логічні схеми, що приведені на рис. 2 потрібно доповнити допоміжними резисторами. При моделюванні заданої комбінаційної схеми в Electronics Workbench необхідно використовувати струмозадаючі резистори, опори яких пропорційні між собою як показано на рис. 2.
Рис. 2. Практична реалізація логічних функцій на основі біполярних транзисторів: а) схема НІ; б) схема 2І–НІ; в) схема 2АБО–НІ. Виконання роботи Згідоно з таблицею 1 записуємо логічну функцію у вигляді диз’юнктивної нормальної форми.  Таблиця 1  № варіанта Одиничні набори (x4, x3, x2, x1), Опір допоміжних резисторів R  5 (21) 4, 5, 6, A, E 1,5 кОм  
(1) Перетворимо аналітичний вираз функції (1) у вираз, який забезпечує мінімальні апаратні витрати при її реалізації на транзисторах:
(2) Спростивши вираз (2), отримаємо:
(3) Реалізація функції (3) на логічних елементах зображена на рис. 3. Рис. 3. Реалізація логічної функції на логічних елементах. Реалізація функції на основі біполярних транзисторів зображена на рис. 4.
Рис. 4. Реалізація логічної функції на основі біполярних транзисторів. Таблиця істиності та логічні рівні вихідного сигналу логічної схеми, що реалізована на ідеальних елементах (рис. 2) та біполярних транзисторах (рис. 3), приведені в табл. 2. Таблиця 2  № X1 X2 X3 X4 F(X1,X2,X3,X4) Ідеальні елементи Біполярні транзистори        Вихідна напруга  1 0 0 0 0 0 0 В 749,7480 мВ  2 0 0 0 1 0 0 В 749,7480 мВ  3 0 0 1 0 0 0 В 749,7480 мВ  4 0 0 1 1 0 0 В 749,7480 мВ  5 0 1 0 0 1 5 В 4,9949 В  6 0 1 0 1 1 5 В 4,9949 В  7 0 1 1 0 1 5 В 4,9543 В  8 0 1 1 1 0 0 В 749,7474 мВ  9 1 0 0 0 0 0 В 749,7480 мВ  10 1 0 0 1 0 0 В 749,7480 мВ  11 1 0 1 0 1 5 В 4,8435 В  12 1 0 1 1 0 0 В 749,6649 мВ  13 1 1 0 0 0 0 В 749,7480 мВ  14 1 1 0 1 0 0 В 749,7480 мВ  15 1 1 1 0 1 5 В 4,9580 В  16 1 1 1 1 0 0 В 749,6710 мВ   Висновок: Виконуючи цю роботу, я навчився реалізовувати логічні функції на основі біполярних транзисторах та досліджувати особливості схеми за допомогою симулятора цифрових і аналогових схем Electronics WorkBench 5.12. Значення напруг вихідного сигналу на схемі, реалізованій на основі біполярних транзисторів, відрізняються від ідеальних, але вони знаходяться у допустимих межах.