Материал: mikroshemotehnika
|
|
|
|
|
|
+Ec |
Ic |
|
|
Uзв2 |
|
b |
V2 (p) |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
U1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Uзв |
|
|
|
Uвх |
|
|
|
c |
U0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Uвих |
|
|
|
|
|
|
|
c |
Ic |
|
|
|
U1 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Uзв |
|
|
|
U0 |
|
|
|
|
V1 (n) |
|
|
|
Uзв2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
b |
а) |
|
|
|
|
|
|
|
а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+Ec |
|
|
|
+Ec |
|
||
|
V |
2 |
(R |
= ) |
|
V2 (Ri= 0) |
||
|
|
|
ii |
|
|
|
|
|
Uвх=U1 |
Uвих = U0 |
Uвх=U0 |
Uвих = U1 |
|||||
|
V |
(R = 0) |
|
V1 |
(Ri= ) |
|||
|
|
|
i |
|||||
|
1 |
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) |
|
|
в) |
|
б) |
|
|
|
|
|
в) |
|
Рисунок 2.11 – Потенціальний інвертор на КМОН-транзисторах
Склад схеми. V1 – комутувальний транзистор із каналом n-типу. V2 – навантажувальний транзистор із каналом p-типу. Вхідний сигнал подається на об’єднані затвори V1 і V2 , вихідний сигнал знімається з об’єднаних стоків транзисторів:
U1 Uпор (U1 Ec); U0 0 Uпор .
66
|
|
Принцип дії. Нехай на вхід подається U |
вх |
U1 E . |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
При цьому Uзв Ec , Uзв |
2 |
0, |
і транзистор V1 відкритий |
||||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(ключ замкнений), а |
транзистор |
V2 |
закритий (ключ |
||||||||||||||
розімкнений). Вихідний потенціал |
Uвих U0 0. |
Якщо |
ж |
||||||||||||||
U |
вх |
U0 0, |
то U |
зв |
0, |
U |
зв |
E |
(| E | U |
пор |
), |
і |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
c |
c |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
транзистор |
V1 |
закривається (ключ розімкнений), а |
|||||||||||||||
транзистор V2 |
відкривається (ключ замкнений). |
Вихідний |
|||||||||||||||
потенціал Uвих U1 Ec .
Перевага ПІ на КМОН-транзисторах: в обох стаціонарних станах загальний опір ПІ дуже великий (Ri ) ,
що відповідає практичній відсутності споживання струму від джерела живлення.
2.3 Транзисторно-транзисторні логічні елементи
Близько 60 % усіх ЦІС побудовані на основі транзис- торно-транзисторних елементів (ТЛЛ-елементів). Основний схемотехнічний їх елемент – схема потенціального інвертора з перемиканням базового струму. Роль БЛЕ при побудові серій ЦІС можуть виконувати логічні елементи І НЕ, АБО НЕ , І АБО НЕ. Операцію «І» в цих ПІ реалізує багатоемітерний транзистор у вхідному каскаді.
Традиційні серії ТТЛ 130, 131, 133, 134, 136 155, 530, 555 тощо; вони відрізняються одна від одної швидкодією, споживаною потужністю, навантажувальною здатністю, логічними можливостями і т. п.
ЛЕ функціонує в системі собі подібних ЛЕ. Тому вхідними сигналами для цього ЛЕ є вихідні потенціали попереднього ЛЕ. ТТЛ-елемент працює у позитивній логіці з такими логічними рівнями:
U1 E 5B , U0 UКНE 0,2B .
67
2.3.1 ТТЛ-елемент І-НЕ з простим інвертором
Розглянемо роботу ТТЛ-елемента І НЕ з простим інвертором (рис. 2.12).
Iвх
x1
x2
x3
+E
R1 |
R2 |
IБ1 |
y |
|
IБ1 |
V1 |
V2 |
I |
НЕ |
Рисунок 2.12 – ТТЛ-елемент І НЕ з простим інвертором
Нехай на всі входи подані сигнали логічних «одиниць»:
x1 x2 x3 U1 5B.
При цьому всі незалежні транзисторні структури багатоемітерного транзистора V1 працюють в інверсному режимі, внаслідок чого базовий струм V1 разом із вхідним струмом Iвх перемикається у базу транзистора V2 .
Останній переходить до режиму насичення, і його вихідна
напруга |
Uвих UКНE |
0,2B. |
Відтак |
вихідний сигнал |
ЛЕ |
|
y U0 . |
Якщо ж на один із |
входів |
ЛЕ подати логічний |
|||
«нуль» |
(наприклад, |
x U0 U |
0,2B, у той час |
на |
||
|
|
1 |
|
КНE |
|
|
інших входах діють логічні «одиниці», то відповідна транзисторна структура (наприклад, перша) перейде до режиму насичення (перший емітерний перехід зміститься у прямому напрямі при зворотному зміщенні решти емітерних переходів V1), і базовий струм IБ1 перемикається у
68
вхідне коло (пунктир IБ1 на схемі рисунка 2.12). Транзис-
тор V2 перейде до режиму відсічки, і вихідна напруга
Uвих E 5B , тобто y U1.
Така схема має невисоку навантажувальну здатність, низьку швидкодію і малу завадостійкість. Тому вона не є базовим ЛЕ, а застосовується у складі серій ЦІС як різновид логічного елемента для реалізації схеми з відкритим колектором.
2.3.2 ТТЛ-елемент І–НЕ із складним інвертором
Ці недоліки «знімаються» у схемі рисунка 2.13. Ця схема є базовою для мікропотужної серії 134.
Склад схеми. V1 – багатоемітерний транзистор, який реалізує операцію «І» на вході ЛЕ; V2 , R2 , R3 – фазо-
інверсний каскад; V3 , V4 , R4 , Vg – двотактний вихідний
каскад. Саме фазоінверсний і вихідний каскади утворюють разом схему складного інвертора.
Джерело живлення E 5B.
|
|
+E |
R1 |
R2 |
R4 |
V1 |
|
V3 |
x1 |
V2 |
VD |
x2 |
|
y |
x8 |
|
V4 |
|
R3 |
Cвих |
Рисунок 2.13 – ТТЛ-елемент І НЕ із складним інвертором
69
Принцип дії. Логічний елемент функціонує у пози-
тивній логіці з такими логічними рівнями: U0 0,2B;
U1 3,6B. Нехай на всі ходи подаються логічні «одиниці»:
x1 x2 ... x8 U1 3,6B.
При цьому струм IБ1 перемикається у базу транзис-
тора V2 , який відкривається і переходить до режиму насичення. Зростання струму через V2 приводить до збіль-
шення спадів напруги на опорах R2 і R3. Напруга на колекторі транзистора V2 зменшується, а напруга на емітері
V2 (базі транзистора V4 ) збільшується. Транзистор V4
відкривається, шунтуючи опір R3 і викликаючи подальше зменшення потенціалу колектора транзистора V2 .
Внаслідок цього транзистори V2 і V4 переходять до режиму насичення, тобто
Uвих U UКEH 0,2B, y U0 .
Транзистор V3 закривається, оскільки напруга між колекторами V2 і V4 стає меншою, ніж сумарний поріг відкривання транзистора V3 і зміщувального діода Vg .
Таким чином, основне призначення діода Vg полягає в забезпеченні надійного закривання V3 при насиченні транзисторів V2 і V4 . У цьому стані ЛЕ вихідна паразитна ємність Cвих швидко розряджається через відкритий і насичений транзистор V4 .
При |
надходженні хоча |
б на |
один із |
входів |
ЛЕ |
|
логічного |
«нуля» (x U0 0,2B) |
базовий |
струм |
I |
Б1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
перемикається у вхідне коло, |
транзистор V2 |
закривається |
||||
|
70 |
|
|
|
|
|