34. Схема ттл с тремя состояниями

В качестве особенности элементов со сложными инверторами следует указать недопустимость соединения выходов нескольких схем. Если произвести такое соединение, то в состоянии, когда один из элементов имеет на выходе низкий потенциал, а другой – высокий потенциал; через последовательно соединенные транзисторы Т3 и Т4 потечет значительный сквозной ток, величина которого ограничена резистором R3. При этом резко возрастает потребляемая мощность и возможен выход схем из строя, так как транзисторы обычно не рассчитаны на длительное протекание больших токов. Поэтому при проектировании цифровых устройств следует исключать возможность объединения выходов таких элементов. В этом случае используются элементы ТТЛ, которые кроме двух обычных состояний выхода имеют третье, «отключенное» состояние. При низком потенциале на входе Х все транзисторы в инверторе оказываются закрытыми, и схема полностью отключается от нагрузки, т. е. не потребляет и не отдает выходной ток. При высоком потенциале элемент с тремя состояниями работает как обычный, выполняя операцию И-НЕ. Выходы таких элементов можно объединять, если в процессе работы устройства разрешать подключение к нагрузке не более одного элемента одновременно.

Данную схему можно использовать в качестве схемы блокировки… 

   

              Принципиальная схема ТТЛ с тремя состояниями.

 

35. Кмоп логические схемы и-не

В микросхемах n-МОП и р-МОП используются ключи соответственно на МОП-транзисторах с n-каналом и динамической нагрузкой (рассмотрены выше) и на МОП-транзисторах с p-каналом. В качестве примера рассмотрим элемент логики п-МОП, реализующий функцию ИЛИ-НЕ (рис. 3.31). Он состоит из нагрузочного транзистора Т3 и двух управляющих транзисторов Т1и Т2. Если оба транзистора T1 и Т2 закрыты, то на выходе устанавливается высокий уровень напряжения. Если одно или оба напряжения и1 и и2 имеют высокий уровень, то открывается один или оба транзистора Т1и Т2 и на входе устанавливается низкий уровень напряжения, т. е. реализуется функция Для исключения потребления мощности логическим элементом в статическом состоянии используются комплементарные МДП — логические элементы (КМДП или КМОП-логика). В микросхемах КМОП используются комплементарные ключи на МОП-транзисторах. Они отличаются высокой помехоустойчивостью. Логика КМОП является очень перспективной. Рассмотренный ранее комплементарный ключ фактически является элементом НЕ (инвертором).

36 Кмоп логические схемы или-не

Р ассмотрим КМОП — логический элемент, реализующий функцию ИЛИ-НЕ (рис. 3.32), Если входные напряжения имеют низкие уровни (и1 и и2 меньше порогового напряжения «-МОП-транзистора Uзипорогn), то транзисторы Т1и Т2 закрыты, транзисторы Т3 и Т4 открыты и выходное напряжение имеет высокий уровень. Если одно или оба входных напряжения и1 и и2 имеют высокий уровень, превышающий Uзипорогn ,  то открывается один или оба транзистора Тх и Т2, а между истоком и затвором одного или обоих транзисторов Т3 и Т4 устанавливается низкое напряжение, что приводит к запиранию одного или обоих транзисторов Т3 и Т4, а следовательно, на выходе устанавливается низкое напряжение. Таким образом, этот элемент реализует функцию и потребляет мощность от источника питания лишь в короткие промежутки времени, когда происходит его переключение. Интегральная инжекционная логика (ИИЛ или И2Л) построена на использовании биполярных транзисторов и применении оригинальных схемотехнических и технологических решений. Для нее характерно очень экономичное использование площади кристалла полупроводника. Элементы И2Л могут быть реализованы только в интегральном исполнении и не имеют аналогов в дискретной схемотехнике, Структура такого элемента и его эквивалентная схема приведены на рис. 3.33, из которого видно, что транзистор Т1 (р-п-р) расположен горизонтально, а многоколлекторный транзистор Т2 (п-р-п) расположен вертикально. Транзистор Т1 выполняет роль инжектора, обеспечивающего поступление дырок из эмиттера транзистора Т1 (при подаче на него положительного напряжения через ограничивающий резистор) в базу транзистора Т2. Если и1 соответствует логическому «0», то инжекционный ток не протекает по базе многоколлекторного транзистора Т2 и токи в цепях коллекторов транзистора Т2 не протекают, т. е. на выходах транзистора Т2 устанавливаются логические «1». При напряжении и1, соответствующем логической «1», инжекционный ток протекает по базе транзистора Т2 и на выходах транзистора Т2 — логические нули. Рассмотрим реализацию элемента ИЛИ-НЕ на основе элемента, представленного на рис. 3.34 (для упрощения другие коллекторы многоколлекторных транзисторов Т3 и Т4 на рисунке не показаны). Когда на один или оба входа подается логический сигнал «1», то напряжение ивых соответствует логическому нулю. Если на обоих входах логические сигналы «0», то напряжение ивых соответствует логической единице.

Л огика на основе полупроводника из арсенида галлия GaAs характеризуется наиболее высоким быстродействием, что является следствием высокой подвижности электронов (в 3...6 раз больше по сравнению с кремнием). Микросхемы на основе GaAs могут работать на частотах порядка 10 ГГц и более.