Гусев - Электроника (944138), страница 110
Текст из файла (страница 110)
К Схема ПЛ с четырьмя вхгзгзамн (а); эквивалентная схема много»миг«ерин~о гранзнс~ора (о), перевязочная харак~ерик«ила .нл и некого элемента (в), схема логического злсмен1а гы транзггс~орах с барьсро» Шотки (г), Зсловное обозначение че1ырсхвхоаово~о логическа~о глсьгсн~а И-КЕ (д) 1вг - Е., «хг. (о.)0) Источники входных сигналов Хг — Ха имеют внутренние сопротивления близкие к нулю. как уже указывалось, логические элементы, выполняипцие функцию И в положительной логике, в отрицательной логике вьпюлняют функции ИЛИ, и наоборот. Многоэмиттерный транзистор )«Т1 в ТТЛ в зависимости от уровней напряжений, поданных на его змизтеры, может быть вк.тючен нормально или инверсно.
Если на один или все эмил геры МЭТ подано низкое напряжение, близкое к нулю (код О в положительной логике), то соотззетствуюШие змитгерные перехолы транзистора )«Т«будут открьпы, чго характеризует его нормальное включение. Через открытые эмиттерные переходы протекает базовый ток. определяемый сопротивлением резистора Яг, который в первом приближении (при Е » ()вэ и Яг » г„„,ф) равен К коллект орной цепи гранзистора КТ! подклгочена база транзистора КТ2, ток которой при запертом транзисторе «'72 равен 1к 7 Этот ток у кремниевых транзисторов достаточно мал, поэтому всегда выполняется условие 1в,й„, )> 1к«„„, где !«„, — - коэффициею передачи базового гока транзистора ( Г1. Следовательно, транзистор К7'! находится в состоянии глубокого насыщения и падение напряжения на нем близко к нулю. Транзистор КТ2 закрьгг. Поэтому ток его эмиттера близок нулю. а ток коллектора -- к 1кв„,, Напряжение транзистора КТ4 близко к нулю и ой заперт.
Напряженвйе базы транзистора КТЗ определяют из выражения Юв = (!и з = Гз — (1 „, + 1а ) )х - Гз. (8.11) Транзистор КТЗ открыт и в зависимости от параметров элементов схемы или насыщен, или находится на гранипе насьпцения. Выходное напряжение отличается на + Е на величину, равнук«сумме падения напряжения на резисторе Я,, падений напряжений на открытых транзисторах КГЗ и диода П7: (!в * Г 1кьо «)7» (Зкэз Г~х (8.!2) где б', падение напряжения на открытом диоде. Этот высокий уровень напряжения соответствует коду Е Внутренние сопротивления источников сигналов, подаваемых на входы Х, -Х„. настолько малы„что изменение напряжений на эмиттерах транзистора КТ1 при различном количесгве входов, имеющих низкий уровень напряжения„ практически не отличается о~ напряжения, получаемого при нулевом сигнале на одном из эмигтеров. Поэтому при различном количестве входов.
имеюгцих потенциал логичесьоыэ нуля, (!.э, остается малым и не может открыть транзисгор '««Т2. Если на всех диодах, кроме одного, имеется высокий уровень напряжения, то при увеличении напряжения на эмиттере, на котором ранее был низкий потенциал, до напряжения (l„„„(рис. 8.5, в) транзистор КТ! из области насыщения выходит в активную инверсну«о область. При агом коллекторный переход смещен в прямом направлении, а все эмиттерные — в обратном. В пепи резистор Я, — коллекторный переход транзистора КТ! эмиттерпый переход транзистора КТ2 потечет ток, открывающий транзистор КТ2 и уменьшающий напряжение (/кт на его коллекторе.
При этом транзистор )'Т4 остается закрьпым до тех пор, пока падение напряжения на резисторе 7(з не достигнст значения, при котором эмиттерный переход транзистора КТ4 огопрется. Это происходит при достижении входным напряжением значения (1„„„~. Прп дальнешпем увеличении входного напряжения на участке Г„„„з . Ь' происходит увеличение тока транзистора КТ2 и да.зьйейшее отпирание транзистора КТ4. Снижение потенциала коллектора тран- 544 зистора УТ2, вызванное увеличением его тока, приводит к запиранию транзистора УТЗ. причем на участке 2 — 3 зранзисторы УТЗ и УТ4 открьятьь Это вызывает увеличение тока и мощности, потребляемой логическим элементом. Для ограничения тока в переходных режимах включен ограничивающий резистор 11 . При дальнейшем увеличении входного напряжения (выпге (1з) транзисторы У72 и УТ4 входят в насыщение, а транзистор УТЗ запирается.
так как напряжение (1кз в режиме насыщения не может открьпь два последовательно соединенных р-и-перехода (переход база-эмиттер транзистора УТЗ и диод У)Э). Диод УВ вводят только для обеспечения надежного запирания транзистора УТЗ и смещения уровня при его открывании. Если входное напряжение выше Гз, то на выходе логического элеменга будет малое напряжение, определяемое напряжением (/кэв насыщенног о транзистора УТ4. Это соотвегствуег коду 0 в положительной логике.
Логический элеменг выполняет функцию И-НЕ, так как код нуля появляется на выходе только тогда, когда па все входы поданы коды логической единицы. Непосредственно логическую функцию И выполняет транзистор УТ!, а инвертор только обеспечивает нормальную его работу. Условное обозначение элементов И-НЕ показано на рис. ь'.5,д. Базовые элементы ТТЛ различаются только выполнением инвертора, При его проектировании обычно ставятся задачи улучшения переходных характеристик, повышения помехоустойчивости и нагрузочной способности„а также снижения потребляемой мощности. Для уменьшения входных токов транзистор УТ1 вьшолняюг с малым инверсным коэффипиентом передачи базового тока й„„«й „, й „, 0,005 —.0,05. ТТЛ элементы гглгенлн сравнительно высол.ое бьи трог)ействие, малые входные и большие выходные токи.
Они хорошо работаюг на емкостную нагрузку, так как перезарядка конденсаторов осуществляется через низкоомную выходную цепь. Ориентировочные значения их параметров (серии 133, 155): напряжение питания (1„=5 В (1,'„, ы=2,4 В; (lь„ ,.„=0.4 В; Недостатком их является кратковременное увеличение мощности, пгггребляемой в переходных режимах, что вызывает появление в цепях питания импульсов помех. Соответственно при увеличении рабочей частоты наблюдается повьпцение потребляемой мощности. При большом количестве одновременно переключаемых логических элементов броски тока в цепи питания достигают единиц десятков А.
Поэтому по пепи питания около отдельных групп корпусов приходится устанавливать конденсаторы болыпой емкости, которые компенсируют кратковременные импульсы тока и обеспечивают уменыпение взаимосвязей ЛЭ через цепь питания. В бысзродействующих ЛЭ широко применянм непа:ыщен ные клкэчи (см. ~ 7.3), у которых в цепь обратной связи включс; диод Шотки. Такое соединение биполярного транзисгора и диода Шотки называют транзистором Шотки и на принципиальных схемах показывают в виде одного транзистора. На рис.
8.5, г приведена схема логическсно элемен1а И-НЕ, выполненного на транзисторах с барьером Шотки. По принципу действия этот элемент аналогичен логическом> элементу, показанному на рис. 8.5, а, и отличается от не~ о только тем, что в выходном каскаде использован составной транзистор Ъ'Т3, ):Х:5, обеспечивающий повьппенный выходной ток, а в эмиттерную цепь включен каскад с ОЭ на транзисгоре КТ4, улучшающий форму переходной характеристики и приближающий ее к прямоугольной. Для повышения помехоустойчивости логических элемензов в эмит ~ ерныс цепи МЭТ часто вводят диоды ПЭ 7 1')У4 1рис.
8.5, г), включенные в обратном направлении для сигналов логического нуля, или единицы. Они открываются только в том случае, если напряжения на входах логического элемента меняют свой знак на противоположный, Последнее связано с особенностями переходных процессов в различных электрических цепях. Из-за наличия царазитных индуктивностей и емкостей в цепях, к которым подключены входы логических элементов, при резких изменениях входных сигналов возникают затухающие колебания. Начальная амплитуда их может бьнь значительной, что вызывает ложное срабатывание логического элемента.
Однако при наличии диодов на входе МЭТ этого не происходит, так как первая же отрицательная полуволна открывает соответствующий диод к')У! — И)4 при входном напряжении порядка 0,8 В. Следующие затухающие положительные и отрицательные полуводны имеют амплитуду. меньшую 0,8 В. Так как входное пороговое напряжение 1)„„к„в в ЛЭ ТТЛ значительно больше 0,8 В.
эта помеха нс вызовет его ложного срабаз ывания. Задержка распространения у быстродействующих ЛЭ на транзисторах Шотки 11,",=З,б нс, г,",;„'=3,9 нс (серия КР 1531) и П,„, 20 нс у маломощных ЛЭ 1серия 555). Передаточная и входная характеристики базового элемента 155 серии приведены на рис. 8.6, и, о. Из них видно, что входное пороговое напряжение у них не более Е",„„,„-1,5 В.
а (l,"„„,„- 0,8 В. На участке между этими напряжениями передаточная характеристика линейна и ЛЭ может быть использован как усилитель напр.чэкеиия. Для этого на его вход следует подать дополнительное напряжение смещения, значение которого 17 = Ю.„, 1у~„,гя < 1I, < 17.'„„„. Напряжение смещения можно получить вклн1чив резистор )1, во входную цепь МЭТ (рис. 8.7, а). Входной ток ЛЭ, протекая через резисзор )1„, создаез на нем падение напряжения 54ь Рис. Кб. Характеристики батов»»» о Л'Э серии (55: ь8»»» * а (г„и Рис. К7. Нкдючсние резистора во входную нева Лэ (а) и характеристика выхо и н»но навряжсния (о) » и„л 17а»»и Уа, »»х 1 р з75 4 5 иав а» воР а1 Е цвх,.в 5 'е (з -г р 4 Епв«б е) 1, г Зг„,крн Якр,»У с1 и„„=я.у.,=е "' в» а ю Л (8.13) При малых значениях У(.', когда падение на пем меньше 0,4 В, микросхема ведет сеоя эак же, как в случае действия Д' на входе сигэзала низкого уровня (Ли=420 — 500 Ом для серий 133, 155).
При большом Я„когда падение на нем больше 2,4 В, на входе ЛЭ будет логическая единица (Ух,', > 5 кОм для серии 155). Значение Лк, при котором выходное напряжение ЛЭ равно (/, „„,;„. называется критическим Ух, (рис. 8.7,6). Гледуез обратить внимание ьга то, ч1о входной ток Уо„(см. рис. 8.6„бз) начинает увеличиваться при (У„> 4 В. Поэтому следуез стремиться. чтобы (/,'„„„„не превышало 5,5 В. Выходные характеристики ЛЭ ТТЛ имеют вид, показанный на рис. 8.8, и, о. Из них видно, что выходной сигнал сузцественно зависит от нагрузки ЛЭ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
