Импульсные и цифровые устройства
Лекция № 14.
Импульсные и цифровые устройства.
 |
Когда транзистор работает в ключевом режиме, он имеет два устойчивых состояния – 0 и 1 или отсечка и насыщение.
Рекомендуемые материалы
Элементарная схема транзисторного ключа.
 |
В режиме отсечки оба перехода закрыты.
Iк = - Iко – обратный ток коллекторного перехода
Iк = Iко; Uкэ = Eк – IкоRк ; IкоRк = 0; Uкэ = Eк.
 |
В режиме насыщения: импульс должен быть достаточной величины, при этом входное напряжение должно быть большим, чтобы входной ток Iб > Iбн.
При Iб > Iбн открывается коллекторный переход, Uкб < 0.
 |
Остаточное напряжение Uост в режиме насыщения небольшое.
= 
;
Распределение зарядов в режиме насыщения.
 |
Глубина насыщения: N = 
(2-4).
Картина переходных процессов в транзисторе при переключении:
 |
tср+ - происходит перезаряд дифференциальных и барьерных емкостей (положительный фронт выходного сигнала).
После tимп на выходе протекает ток Iкн – это время рассасывания (tр).
tср- - закрывается переход.
Передние и задние фронты изменяются, если увеличить глубину насыщения, с увеличением N увеличивается tр, поскольку в базе накапливается больше зарядов.
Технология Шоттки (ТТЛШ).
Противоречие между фронтами и временем рассасывания:
1) делают большую глубину насыщения, то есть уменьшаются фронты
 |
Не дает коллекторному переходу открыться полностью, tр стремится к нулю.
Логические интегральные схемы.
Логические схемы – самые распространенные интегральные схемы.
 |
 |
 |
 |
Реализация логических элементов.
Для реализации логических элементов имеется ряд схем, которые отличаются по потребной мощности, по напряжению питания, значениями высокого и низкого выходного напряжения, временем задержки распределения, нагрузочной способностью.
ТТЛ и МДП – логические микросхемы.
ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика (на биполярных транзисторах).
ТТЛШ - транзисторно-транзисторная логика на диодах Шоттки.
МДП – металл – диэлектрик – полупроводник.
ТТЛ на биполярных транзисторах.
К155ЛА2, где
155 –серия;
ЛА – тип элемента;
2 – номер внутри серии;
К – кремниевый.
Схема с простым инвертором на выходе (многоэмиттерный транзистор):
 |
Пусть на входе 1, тогда все эмиттерные переходы закрыты, а коллекторный переход открыт – инверсный режим.
Iб2>Iбн – транзистор VT2 открыт и насыщен.
На выходе низкий уровень напряжения.
Предположим, что хотя б на одном входе сигнал 0, или на всех. В этом случае ток протекает через открывшийся эмиттерный переход (ответляется) и не попадает в цепь базы транзистора. Iб2
0.
Транзистор VT2 закрывается, на выходе получается высокий уровень сигнала.
Основные параметры логических микросхем (характеристики и параметры)
Характеристики:
Передаточная характеристика:
 |
уровень высокого напряжения
остаточное напряжение на транзисторе
Uпор – пороговое напряжение
Uпор=
- Uост ;
Помехоустойчивость.
Разница Uпор-
определяет помехоустойчивость при переключении из 0 в 1.
= Uпор-=- Uост-;
Обратите внимание на лекцию "14 Хрупкое и вязкое разрушение".
= 
- U*-Uост .
Для увеличении помехоустойчивости надо снижать остаточное напряжение.
N=1,5
2;
Схема с простым инвертором имеет не большое значение помехоустойчивости Uп=0,30,4 В.
3) Коэффициент разветвления по выходу.
Показывает сколько входов ТТЛ можно подключить на выход инвертора.
