Электричество шаг за шагом

Т-211. Генератор импульсов — мультивибратор. Взяв за основу переменное напряжение с кварцевого генератора, сделав из него с помощью диода пульсирующий ток, обработав этот ток ограничителями и фильтрами, можно получить бесконечную последовательность высокостабильных прямоугольных импульсов тока и из них с помощью шифратора формировать нужные цифровые сигналы. Но есть генераторы, которые сразу выдают импульсный ток. Один из самых простых таких импульсных генераторов — мультивибратор (Р-117), радиолюбители часто используют его в самодельных музыкальных инструментах и переключателях ёлочных гирлянд. В мультивибраторе два транзистора, коллектор каждого связан с базой соседа, причём так, что транзисторы поочередно друг друга открывают и в коллекторной цепи каждого поочередно появляются импульсы тока. Подбором резисторов и конденсаторов частоту импульсов можно менять в широких пределах — от долей герца до многих килогерц.

Т-212. Триггер: делитель на два и элемент, запоминающий один бит — минимальную порцию информации. Триггер — один из самых популярных схемных элементов вычислительной техники, в нём тоже два транзистора (как минимум), и коллектор каждого, так же как в мультивибраторе, связан с базой другого. Но схема связи иная, и режим триггера совсем иной — транзисторы тоже открываются поочерёдно, но не самовольно, как в мультивибраторе (Т-8), а только по указанию внешнего пускового импульса, поступающего на общий вход. Иными словами, под действием входных импульсов транзисторы открываются через такт или, иначе говоря, делят на два частоту входных импульсов. Так, например, если входные импульсы следуют с частотой 1000 герц, то есть на входе появляется 1000 импульсов в секунду, то каждый из транзисторов триггера, открываясь через такт, будет выдавать в секунду 500 импульсов коллекторного тока. Соединив последовательно несколько триггеров, можно делить частоту входных импульсов на 2, 4, 8, 16 и так далее (Р-118), а это уже некая математическая квалификация.

Из нескольких триггеров можно собрать ячейку памяти для запоминания цифрового сигнала в виде любой комбинации импульсов и пауз. Сразу заметим, что один импульс («единица») или одна пауза, то есть отсутствие импульса на своём месте («ноль»), есть минимальная порция передаваемой информации. Называется эта порция бит, от объединения английских слов «байнэри диджит» (binary digit) — «двоичный знак». Более крупную единицу 1 Байт = 8 бит можно записать в ячейку памяти из восьми триггеров.

Т-213. Элементы логики — схемы И, ИЛИ, НЕТ. Эти три очень простые схемы называют электронными логическими элементами, поскольку они в электрическом варианте выполняют три известные операции математической логики: И, ИЛИ, НЕТ, последнюю операцию иногда называют НЕ (Р-120). Так схема И сработает, то есть выдаст выходной импульс тока, только в том случае, если импульсные сигналы одновременно придут и на первый её вход, и на второй. Схема ИЛИ сработает от одного импульса, поступившего на любой из её входов: или на первый, или на второй. Наконец, схема НЕТ (НЕ), пропуская через себя входные импульсы, делает всё наоборот: при появлении входного импульса она не выдаёт импульс на своём выходе, а не получая на вход импульсы, не обращает на это никакого внимания (Т-8) и выдаёт импульсы на выходе. Иными словами, если подать 1 на вход схемы НЕТ, то на её выходе будет 0, а если подать на вход 0, то на выходе будет 1.

Схемы И, ИЛИ, НЕТ, особенно в сочетании с другими электронными цифровыми блоками, выполняют весьма сложные логические и математические операции. Простой и наглядный пример — одноразрядный сумматор.