Введение

Логические ворота, реализующие отрицание

В цифровой логике инвертор, или NOT-элемент, — это логический элемент, реализующий логическое отрицание. Он выдает бит, противоположный входному. Биты обычно представляются двумя различными уровнями напряжения.

Цифровой строительный блок

Инвертор — это основной строительный блок в цифровой электронике. Мультиплексоры, декодеры, конечные автоматы и другие сложные цифровые устройства могут использовать инверторы. Гексальный инвертор — это интегральная схема, содержащая шесть (шесть) инверторов. Например, чип 7404 TTL с 14 выводами и чип 4049 CMOS с 16 выводами, 2 из которых предназначены для питания/опорного напряжения, а 12 используются в качестве входов и выходов шести инверторов (у 4049 имеется 2 неиспользуемых вывода).

Измерение эффективности

Качество цифрового инвертора часто измеряется с помощью кривой передачи напряжения (VTC), которая представляет собой график зависимости выходного напряжения от входного. По такой кривой можно определить параметры устройства, включая помехоустойчивость, коэффициент усиления и уровни рабочей логики. В идеале VTC выглядит как инвертированная ступенчатая функция – это указывало бы на четкое переключение между состояниями "включено" и "выключено", но в реальных устройствах существует область плавного перехода. VTC показывает, что при низком входном напряжении схема выдает высокое напряжение, а при высоком входном напряжении выходное напряжение снижается до низкого уровня. Крутизна этой переходной области является мерой качества – чем круче (ближе к вертикали) склон, тем точнее переключение. Помехоустойчивость можно оценить, сравнивая минимальное входное напряжение с максимальным выходным для каждого режима работы (включено/выключено).

Линейная область как аналоговый усилитель

Поскольку переходная область крутая и приблизительно линейная, правильно смещенный CMOS-инвертор может использоваться как аналоговый линейный усилитель с высоким коэффициентом усиления, или даже быть объединенным для создания операционного усилителя. Максимальное усиление достигается, когда входная и выходная рабочие точки находятся на одном и том же уровне напряжения, что можно обеспечить, подключив резистор между выходом и входом.