Формирующее свойство

Формирующее свойство ЛЭ определяется видом его амплитудной передаточной характеристики, то есть зависимостью его выходного напряжения от входного:

U _вых = f (U _вх).

Рассмотрим формирующее свойство на примере последовательной цепочки инверторов и их амплитудной передаточной характеристики, как инвертирующего усилителя (рис. 21).

Точка С соответствует пересечению характеристики с прямой U _вых = U _вх, то есть с биссектрисой угла. Точки А и В получены как пересечения характеристики с прямой, проходящей через точку С перпендикулярно биссектрисе.

Предположим, что на вход первого инвертора цепочки поступает сигнал с уровнем U _вх1 = U ₀. Из точки U ₀ проведем вертикальную линию до пересечения с характеристикой, из полученной точки проведем горизонтальную линию и получим уровень выходного сигнала первого инвертора U _вых1.

Рис. 21. Цепочка инверторов и формирование сигнала на ее выходе

Так как U _вых1 является входным уровнем для второго инвертора цепочки, то U _вых1 = U _{вх2 =} U ₁. Для построения точки U ₁ из точки U _вых1 проведем линию, параллельную линии АВ. Продолжая построение уровней выходного сигнала для последующих инверторов цепочки получим выходной уровень последнего инвертора U _вых4 = U ₄, который больше входного уровня первого инвертора U ₀.

С увеличением числа последовательно включенных ЦФУ выходной уровень на выходе цепочки будет стремиться к напряжения U_А и U_В, называемым стандартными или асимптотическими. Таким образом, формирующее свойство обеспечивает самоустранение допустимых отклонений уровней по мере прохождения сигнала через последующие ЦФУ.

Напряжение, соответствующее точке С характеристики, называют напряжением порога квантования U_кв. Если входное напряжение элемента U _вх = U _кв, то уровень сигнала на выходе элемента U _вых будет равен входному уровню U _вх. Таким образом, точка С делит характеристику на две области, отображающие зоны уровней логических сигналов 0 и 1. Если уровень входного сигнала U _вх > U _кв, то сигнал воспринимается как 1, если U _вх < U _кв – как 0.

Однако в точке С коэффициент усиления очень велик, поэтому точка С является точкой неустойчивого равновесия и любое сколь угодно малое отклонение напряжения от значения U _кв приведет к формированию на выходе цепочки элементов уровней, приближающихся к асимптотическим значениям U_А и U_В.