Популярные цифровые микросхемы (944146), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Ко входу логического элемента присоединен управляющий переключатель Я1, движок которого может занимать два положения — В и Н. В положснии В па вход поступит напряжение высокого уровня, т.е. питающее напряжение ()ам в положении Н вЂ” напряжение низкого уровня, соответствующее нулю потенциала (потенциал земли, вход заземляем). Если на вход (см. рис. 1.3, а) 'Уп п=бб 51ЫХмй я й 6Х~~ Жи.н*ур ран-О дуухрбу у ыл*.мху и ас обнгбу У (ууыхур г) Рис.
1.3. К пояснениго работы входа ТТЛ с миогоэмиттерным транзистором: о — путь вхоавого тока; б — путь входиого тока при иескольквх входах; а — то. кв в транзисторе '4т1 при высоком вхааком урввие; а — токи в простеатпем Ии. вертаре подано низкое напряжение, появляется входной стекающий ток низко.
го уровня 1,: от провода питания 11, „=Б В через базовый резистор о, )тб, через переход база — эмиттер транзистора ьтТ1, далее через контакт Н переключателя $! на землю. Силу базового тока 1 х =!в о = (Евм — Бив)/кв нормирует резистор Кн. В скоростных и экономич- ных микросхемах номиналы Кв взаимно отличаются в 15 раз.
На рис. 1.3,б показан транзистор ЧТ! с тремя эмиттерами Э!— ЭЗ (два нз них не присоединены). Уровень тока 1,„ логического элемента ПВ! соответствует предыдущему случаю. Более тото, если все три эмиттера, т.е. логических входа РТ11, соединить вместе, ток 1, практически не изменится, Таким образом, неиспользуемые входы мож. но оставлять разомкнутыми. Если заземлеи хотя бы один из входов элемента ТТЛ (рис. 1.3, б), смена логических уровней на остальных входах не влияет на выходное напряжение П, „.
В обеих схемах (рнс. 1.3, а, б) (), „=-О. Когда хотя бы олин эмиттер у транзистора ЧТ! заземлен, ток 1,„ж! течет на землю по пути с малым сопротивлением, т. е, через переход база — эмиттер и переключатель 51. Переход база — коллектор транзнстора ЧТ! открыться не может, так как иа нем нет избыточного напряжения более 0,7 В= БЭ 'Переведем движок переключателя в положение В (рис. 1.3, в).
Теперь переход эмиттер — база транзистора ЧТ! будет закрыт, так как нет разности потенциалов между эмиттером н базой, поскольку этн электроды присоединены к общему проводу питания. От положительного полюса источника питания 1!а „=5 В на вход 1 поступает лишь входной ток утечки высокого уровня 1 „, не превышающий прн нормальной 1 температуре нескольких наноампер н направленный «навстречу> эмиттерной стрелке, указынаюшей проводимость транзистора (напомним, что токи протекают в цепях от высокого потенциала к низкому), Большой по силе ток базы 1н теперь течет через открытый переход база — коллектор (т. е, впрано на рис.
1.3, в), а затем через резистор нагрузки й к нулевому потенциалу. На коллекторе ЧТ! появляется иа. пряжеиие высокого уровня эых и п ! н(( н+ Йб)) ° (1. 1) Таким образом, на рис. 1.3, з показан одновходовой элемент ТТЛ, не изменяющий фазу входного сигнала, Когда иа вход ! подается напрязкенис низкого уровня Н, на выходе у будет также напряжение низкого уровня, а входному сигналу высокого уровня В будет соответствовать выходное напряжение высокого уровня И х>0. Такой элемент 1 назовем нсяивертирующим. Напомним, что здесь активное, включающее — входное напряжение низкого уровня, когда через управляющий переключатель 51 на зеылю стекает большой входной ток 1о„. Например, для стандартных элементов ТТЛ (основа серии К155) ток одного входа 1о„=!,б мй.
Для нивертирующего логического элемевта входные и выходные напряжения высокого и низкого уровней взаимно противоположны: В и Н, Н и В. На рнс. !.3, г показана простеишая схема инвертора ТТЛ. Здесь к предыдущей схеме добавлен транзистор ЧТ2, который епере. ворачивает> фазу выходного напряжения. Если от переключателя 51 на вход ! поступает напряжение высокого уровня В, оконечный транзистор ЧТ2 насыщается базовым током !в и выходное напряжение низкого УРовнЯ на его коллектоРе ()Оа „ становнтса близким к нУлю, точвее, не превышает 0,3 В. Это наибольшее значение напряжения насыщения коллектор — эмиттер для кремниевого транзистора ЧТ2.
,10 Инвсртор (рнс. 1.3, г) является основой микросхем, выходы у которых имеют открытые коллекторы; он широко применяется самостоятельно. Для обозначения логической функции — инверсии применяют специальные знаки. На принципиальной схеме кружком отмечается тот вход или выход, где сигнал претерпевает переворот фазы, Черта инверсии ставится над буквенным мнемоническим обозначением данного вывода. К примеру, ! — инвертнрующий вход, 7 — инвертирующий выход.
Черта инверсии ставится и иад символоы команды или ее мнемоническим обозначением, например Запись /считывание, т. е, Зп.7Сч. Этим знаком отображается взаимная противоположность операций. Входы, имеющие активным входное напряжение низкого уровня О „, следует ,о отметить знаком инверсии. На рнс. 1.З,г показан импульсный усилн. тель с инверсией по выходу.
Основная масса элементов ТТЛ снабжена лвухтактным выходным каскадом (рнс. 1.4,а), состоящим из выходных и-р-п-транзнсторов: насыщаемого (УТ5) и составного эмиттерного повторителя (Ъ'ТЗ, ЧТ4). Такой каскад называется квазикомплемеитариым в отличие от комплементарного, составленного нз пары и-д-и н р-а-р-тразисторов. Транзистор д-и-р оказался неоправданно сложным технологически для цифравых микросхем, Для поочередного включения выходных л-р-и транзисторов необходим промежуточный каскад, который называется расщепителем фазы входного сигнала. На рис. 1.4, а расщепитель фазы состоит из транзистора ЧТ2 и резисторов )12, )!3 Каскад имеет два выхода: коллекторный и эмиттерный, импульсы на которых противофазиы.
Выхолные транзисторы, включаемые поочередно, аналогичны перекидному тумблеру: иа вагрузку можно включить напряжение высокого выходного уровня, или низкого. Выход логического элемента ОО1, обозначенный У, подключается к низкому потенциалу, т. е. заземляется через насыщаемый транзистор ЧТ5 н получает высокий выходной потенциал от эмиттера составного транзистора ЧТЗ, УТ4. Инверсия входного сигнала ! отображена на выходе символом 7. Чтобы доказать, что на рис. !.4, а изображен инвертор, присоединим на вход 1 переключатель 5! (рис. 1.4,б), и подадим на его вход иацряжение низкого уровня.
Транзистор Ъ'Т! не молгет дать базовый ток !в транзистору УТ2 (см. рис. 1.4,а), и транзистор ЪТ2 находится в разомкнутом состоянии (на рис. 1.4, б разомкнутый транзистор ЧТ2 условно не показан). Однако резистор )х2 присоединен к проводу питания 11„,=5 В, поэтому выходное напряжение высокого уровня 11,'„ появляется на нагрузке Ка от змиттера транзистора ЧТ4. Статическое выходное напряжение высокого уровня для логического элемента (1.2) Заметим, что транзистор ЧТ4 — эмнттерный повторитель. Он ие может перейти в состояние насыщения н поэтому минимальное напряжение усилительного режима Бкв для транзистора УТ4 не падает ниже 0,7...
...1 В. Если учесть,что для транзисторов без переходов Шатки напрязкенне Овв — — 0,7 В, получаем 13,'мхл (5 — 1 — 1,4) =2,6 В при стандартном напРЯжении питаниЯ ~lа.ч=б В. Падение напРЯжениа на РезистоРе й4, ограничивающем ток короткого замыкания в выходном каскаде, в первом приближении не учитываем. Рис. !.4. Токи и напряжения в ннперторе Т1.'1: а — схема ипвергсра; ив распределение токов и иа.
првження ори инском пхопном логическом травпс; о— то же прв високом вхал- ООМ УРОВПС и) уах а узка 1УГ б) .! г ~ ~эх ~ В Т гтГ Для транзисторов с переходами Шатки напряжение на р-п перехо. де меньше н составляет 0,2..0,3 В. Следовательно, напряжение высоко. го уровня () „„для перспективных элементов ТТЛ несколько выше и ! достигает 3,5 В. Эмиттерный повторитель (ЭП) — усилительный каскад с отрицательной обратной связью.
Следовательно, сила вытекаюшего эмиттерного тока будет определяться его выходным сопротнвленнем йа„хэгт. Лля схемы на Рис. 1,4,6 У(п „эн=й2/(В+!)+ау,/1,'„„. Здесь К2 — коллек. торный резистор нагрузки транзистора-фазорасшепителя; (В+1) 12 полный коэффициент усиления транзистора по току, В даниои схеме В 1к Пв для составного транзвстора ЧТЗ н ЧТ4 определяется как про. наведение; В= ВЗ В4. Напомним также, что гр, — температурный потенциал (ы,=26 мВ для температуры 300 К), 1,'„„— вытекающий вы. ходцой ток высокого уровня логического элемента. Например, если 02=8 кОм, 6=1000, гр,=26 мВ, то при 1,„„=5 мА, получим 1(эыхэп=8+5=!3 Ом. В зтай сумме перссчитанный иа выход номинал резистора й2, который служит сопротивлением источника сигнала для ЭП, т.
е, слагаемое 8 Ом, больше, чем собственное выходное сопротивление змиттерного перехода транзистора ЧТ4, равное 5 Ом. На рис. 1.4, б параллельно нагрузочному резистору !(а находится емкость С„,р, символизирующая нагрузочную паразитиую емкое~~. Для печатной платы — это погонная емкость проводящей дорожки, помноженная иа ее длину, Если С„э= !00 пф, то время нарастающего положительного перепада выходного импульса составит !' " 2,2 Д ы„э!!С т.
е. пРимерно 3 ис. Следует учесть, что поступающий от транзистора ЧТ4 импульсный так заряда емкости С„,р велик, однако вытеиаюгций статический ток высокого уровня 1~ах мал, поскольку обслчживаемые входы последующих элементов ТТЛ имсют малые входные токи высокого уровня !т „(см. рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
