Рассмотрим работу исправного логического элемента И-НЕ. Данный логический элемент работает в отрицательной логике, т.е. логическому 0 соответствует незначительное отрицательное напряжение (для определенности будем считать U«0» = - 0,6 В), а логической 1 – высокий уровень отрицательного напряжения (U«1» = - 2,6 В).
Пусть на обоих входах логического элемента присутствуют логические сигналы x1 = 0, x2 = 0, т.е. подано незначительное отрицательное напряжение (U«0» = - 0,6 В). Поскольку характеристики диодов VD1, VD2, а также уровни входных сигналов могут несколько отличаться по значению, то откроется тот диод, который имеет меньший потенциальный барьер p-n перехода или на вход которого будет приложено меньшее по абсолютной величине отрицательное напряжение. По цепи через открытый диод (для определенности пусть это будет диод VD1) потечет ток. К базе транзистора VT в этом случае будет приложено незначительное отрицательное напряжение, определяемое отрицательным уровнем входного сигнала Uвх.1 = U«0» = - 0,6 В и падением напряжения, около 0,8 В, на небольшом сопротивлении открытого диода VD1 протекающего через него тока (Uб VT = Uвх.1 + UVD1= - (0,6 + 0,8) = 1,4 В). Поэтому транзистор VT остается в закрытом состоянии. Величина напряжения в точке B определяется на основе следующего выражения
uвых = - (Eпит - iк Rк).
При токе коллектора iк = Iкбо, где Iкбо – обратный ток коллекторного перехода. Значение напряжения в точке B равно
uвых = - (Eпит - Iкбо Rк) » - Eпит = U«1».
Высокий уровень выходного отрицательного напряжения соответствует единичному логическому сигналу: z = 1.
В случае комбинаций логических сигналов на входах логического элемента И-НЕ: x1 = 0, x2 = 1 или x1 = 1, x2 = 0 механизм формирования выходного логического сигнала z = 1 аналогичен описанному выше. При этом, однако, необходимо учитывать, что открываться будет тот диод, ко входу которого приложено незначительное отрицательное напряжение, т.е. подан логический сигнал x = 0.
При входных сигналах x1 = 1, x2 = 1 ко входам обоих диодов (VD1, VD2) приложено отрицательное напряжение высокого уровня (U«1» = - 2,6 В). Оба диода закрываются, поэтому потенциал базы транзистора VT определяется отрицательным напряжением источника питания Eпит. Транзистор открывается, ток коллектора возрастает и становится равным току насыщения iк = Iкн. Поэтому значение напряжения в точке B равно
uвых = - (Eпит - Iкн Rк) » - 0 = U«0».
Низкий уровень выходного отрицательного напряжения соответствует нулевому логическому сигналу: z = 0.
5.2. Работа дискретного устройства при неисправностях элементной базы типа «обрыв» и «короткое замыкание»