Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 1. Основы цифровой электроники на ИС (1987) (1092081), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Для применения в экстремальных условиях ряд фирм производит серию 5400 с теми И 7400 — индекс одной из основных схем серии. Сама серия имеет наименование $1474 — Прим. ред. Глава 4 же характеристиками, что и у схем серии 7400. Эти характеристики, однако, гарантированы для серии 5400 при изменении температуры окружающей среды от — 55 до +125'С.
4.8. Базовая ТТЛ-схема На рис. 4.15 приведена базовая схема из серии 7400. Входным элементом является многоэмнттерный транзистор, который на первый взгляд усложняет ТТЛ-схему, однако если представить эмиттеры с общей базой в виде нескольких диодов и переход коллектор — база в виде диода, то схема становится более удобной и простой для понимания (рис. 4.15,б). Отсюда сразу же видна взаимосвязь между ТТЛ- и ДТЛ-схемами. — — — 1 — сесе ее с 2" а ГЫВбцгт ислинносп~о и=г г=е Рнс, 4,!В. ТТЛ-схема И-Нй с каскадным выходом.
а схема И-НВ с мнагоэмиттерным входом; б — диадныа эхвивалеит входное цени; е — таблица истинности схемы И-НЕ. Если эмиттерные входы связаны с логическими выходами (предшествующих схем), которые обеспечивают высокий уровень (т. е. напряжение 3,3 В н выше), то диоды база — эмиттер окажутся запертыми и транзистор Т2 будет управляться через 141. За счет контактной разности потенциалов на днодпых переходах база — эмиттер транзисторов 72 и Т4 и база — коллектор Семейства логических схем транзистора Т1, база Т1 будет находиться под напряжением 2,2 В по отношению к земле. При напряжении на эмиттерах 3,3 В и выше происходит запирание диодов база — эмиттер транзистора Т1.
При этом транзистор Т2 управляется через диод база — коллектор Т1 и !!1. Транзистор Т2 управляется в насыщенном режиме. В результате Т4 также управляется по базе, а Т3 запирается. Выходное напряжение этой ТТЛ-схемы при полностью проводящем Т4 и запертом Т3 составляет -0,2 В, и этот уровень мы определяем как логический низкий уровень. Итак, когда на все входы подано напряжение высокого уровня (А, В и С находятся под напряжением +3,3 В и выше), на выходе схемы появится напряжение низкого уровня.
И наоборот, если мы соединим один из входов, например А, с !.-выходом какой-то другой схемы (напряжение 0,2 В), то диод база — эмиттер на входе А станет проводящим. Так как при этом база Т1 находится под напряжением 2,2 В, а эмиттер — под напряжением 0,2 В, то соответствующий входной диод включится в прямом направлении. Входное напряжение понизит напряжение на базе Т1 до уровня -0,9 В, т. е.
Т2 и Т4 станут неуправляемыми. Оба транзистора запираются, и напряжение на коллекторе Т2 повышается. Транзистор Т3 становится проводящим, и выходное напряжение повышается до -3,3 В. Таким образом, на выходе этой ТТЛ-схемы появляется напряжение высокого уровня. То же происходит и с другими эмиттерными входами. Итак, если на один илп несколько входов одновременно подается напряжение низкого уровня, на выходе схемы появляется напряжение высокого уровня. Таким образом, эта схема оказывается схемой И-НЕ для высоких уровней и ИЛИ-НŠ— для низких уровней. Таблица истинности для этой схемы нам уже известна. Преимущество применения многоэмиттерного входа по сравнению с однодиодным входом (как в случае ДТЛ-схем) заключается в том, что в случае входных сигналов низкого уровня входной элемент работает как транзистор.
Напряжение на коллекторе транзистора Т1 в момент подачи сигнала на вход приблизительно равно 2,2 В, а напряжение на эмиттере — около +0,2 В относительно земли. Его база, связанная через Я1 с (уе, в нормальном режиме имеет положительный потенциал по отношению к эмиттеру. Заряд, возникающий при этом из-за эффекта накопления в базе транзистора Т2, быстро рассасывается через транзистор Т1, что существенно влияет на скорость переключения всей ТТЛ-схемы в целом. Оконечный элемент этой схемы, работающий в двухтактном режиме, называется в специальной литературе каскадным выходом'>.
Достоинство его применения заключается в том, что " Другое название — сложный ннвертор, — Прили ред. 174 Глава 4 рассматриваемая схема быстро переключается как на низкий, так и на высокий уровень. Сигналы каскадного выхода имеют хорошие передние и задние фронты (т. е. короткие времена нарастания и спада выходного сигнала). Его недостатком является то, что при реализации функции ИЛИ выходы этой схемы не удается переключать одновременно. Приходится снова применять функцию МОНТАЖНОЕ ИЛИ.
Для этого в составе серии с с Рпс. 1!6. ТТ71-схема И-НЕ с разомкнутым коллектором. Коллекторный резне~ар подключается снаружи. Эта схема применяется для реализации ГнОнтлжнОГО или. 7400 имеется специальная схема с ТТЛ-структурой, но без оконечного элемента типа каскадного выхода. Она имеет открытый коллектор, к которому можно присоединить снаружи соответствующий коллекторный резистор или же внешний транзистор для управления мощными схемами. ТТЛ-схема И-НЕ с открытым коллектором приведена на рис. 4.16. Теперь попытаемся выяснить, какова же чувствительность ТТЛ-схем относительно помех, присутствующих в логических уровнях напряжения.
Низкий уровень на выходе ТТЛ-схемы дкььПш,тй цж лель) й~юВЯмььнпь ьхугьзь ко 11ьмпИнпто рдпбснь) лкООИь юкиО 41ыгььььу Рис. 4,17, Помехоустойчивость ТТЛ-схем для сигналов высоких и низких уров- ней. 178 Семейства логических схем всегда (0,4 В (рис. 4.17).
Если напряжение на входе ТТЛ-схемы меньше или равно 0,8 В, оно воспринимается как напряжение низкого уровня. Таким образом, минимальная помехоустойчивость для сигналов низкого уровня составляет 0,4 В. Высокий уровень на каскадном выходе всегда больше 2,4 В, а на входе ТТЛ-схемы этот уровень воспринимается как входное напряжение )2,0 В. Таким образом, минимальная помехоустойчивость Бытий рййснь Рис. 4Л8. Помехоустои сивости ТТЛ-схем (средние величины). блею урвбень для сигналов высокого уровня составляет 0,4 В. Средние значения располагаются так, как показано на рис.
4.18. Средняя величина помехоустойчивости для высокого уровня равна 1,9 В и для низкого уровня составляет 1,2 В. Эти значения реализуются при коэффициенте разветвления по выходу, равном 10 (10 рабочих входов-потребителей, присоединенных к одному выходу-источнику). ТТЛ-схема ИЛИ-НЕ показана на рис. 4.!9. В этой схеме параллельно Т2 включен транзистор с идентичным входом; выходное напряжение будет иметь низкий уровень, если напряжение на первом или втором входе или на обоих входах будет одновременно иметь высокий уровень. Если на вход А подано напряжение высокого уровня, произойдет запирание диода эмиттер — база и транзистор Т2 управляется через И и диод коллектор — база Т1.
В результате Т2 будет управляться так же, как и Тб, в режиме насыщения. Поскольку Т2 полностью отперт, Т5 не управляется, поэтому иа выходе появляется напряжение низкого уровня. Те же рассуждения можно провести и для входа В, так как входные каскады идентичны. На выходе появляется напряжение высокого уровня только тогда, когда на 176 Глава 4 входы А и В подается напряжение низкого уровня, что можно объяснить следующим образом. Если на вход А подается напряжение низкого уровня, управление транзистором Т2 определяется током, текущим через диод база — эмиттер транзистора Т1 и управляющий транзистор на землю.
Транзистор Т2 запирается и, так как при этом Т12 тоже заперт, Тб оказывается исуправ- тна Рнс. 4Д9. ТТЛ-схема ИЛИ-НЕ с каскадным выходом. а — схема ИЛИ-НВ; б — таблица уровней. ляемым. Транзистор Тб проводит ток, так как выход Т2~Т12 находится под напряжением высокого уровня. В результате выходное напряжение также позышается. При низком уровне напряжения на входе В управление транзистором Т!2 определяется током через диод эмиттер — база транзистора Т1 на землю. В результате Т12 запирается. Транзисторы Т12 и Т2 должны быть заперты для того, чтобы на выходе схемы появилось напряжение высокого уровня, что и наблюдается, если мы имеем на входах А и В напряжение низкого уровня одновременно.
Таким образом, эта схема ИЛИ-НЕ обеспечивает функцию ИЛИ-НЕ для сигналов высокого уровня и И-НŠ— для сигналов низкого уровня. Таблица истинности, приведенная на рис. 4.19, б, нам уже знакома. 177, Семейства логических схем 4.9. Схема И-ИЛИ-НЕ В схеме ИЛИ-НЕ, приведенной на рис. 4.19, входной транзистор имеет только один эмиттерный вход. Поэтому возникает следующий вопрос: а нельзя ли сделать так, чтобы этот транзистор имел несколько эмиттерных входов? В качестве утвердительного ответа иа этот вопрос мы получаем комбинированную схему И-ИЛИ-НЕ. в Е~ ет Рис.
4.20. Комбинированная схема И-ИЛИ-НЕ 1а) и ее символ (б). Пример такой схемы показан на рис. 4.20, где каждый вентиль И имеет два выхода. Кроме того, в этой схеме через точку Е, можно подсоединить параллельно к Т2 и Т12 нескольке дополнительных транзисторов с многоэмиттерными входами.
Подобные расширители рассмотрены ниже. 4.10. Инвертор Инвертирующая схема, которая обеспечивает только функцию НЕ, отличается от схемы И-НЕ тем, что имеет единственный эмиттерный вход (рис. 4.21). Инвертор используется обычно для того, чтобы, например, получить из сигнала А сигнал А, или наоборот — из А получить А, т. е. чтобы реализовать функцию инверсии. Так как инвертор имеет только один вход и только один выход, в корпусе с 14 выводами с двухрядным расположением можно разместить 6 таких схем. На рис. 4.21 приведен пример инвертора с каскадным выходом, который также можно использовать в режиме с разомкнутым коллектором для реализации МОНТАЖНОГО ИЛИ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
