- •Реакция дифференцирующей rc-цепи на экспоненциально нарастающий перепад
- •Переходные процессы в линейных электрических цепях с сосредоточенными параметрами
- •Классический метод расчета
- •1. Резистивный элемент (резистор)
- •2. Индуктивный элемент (катушка индуктивности)
- •3. Емкостный элемент (конденсатор)
- •Определение
- •Введения в цифровую электронику
- •Некоторые свойства
- •[Править] Основные тождества
- •[Править] Примеры
- •[Править] Принцип двойственности
- •[Править] Определение
- •Дифференциальный усилитель (вычитатель)
- •[Править] Инвертирующий усилитель
- •[Править] Неинвертирующий усилитель
- •Примеры элементов с отрицательным внутренним сопротивлением
- •Спектральный анализ сигналов. Быстрое преобразование Фурье
- •Классический спектр
- •Текущий спектр
- •Мгновенный спектр
- •Взвешенный спектр
- •Быстрое преобразование Фурье
- •Быстрое преобразование Фурье
- •Четвертьволновой трансформатор
- •27. Цифровые счетчики импульсов.
- •28. Электронные лампы и их параметры.
- •Вакуумные электронные лампы с подогреваемым катодом
- •Газонаполненные электронные лампы
- •Маркировки в других странах
- •29. Логические элементы на диодах и транзисторах.
- •Двоичные логические операции с цифровыми сигналами (битовые операции)
- •Отрицание, нет, не
- •Повторение, да
- •Конъюнкция (логическое умножение). Операция 2и. Функция min(a,b)
- •Дизъюнкция (логическое сложение). Операция 2или. Функция max(a,b)
- •Инверсия функции конъюнкции. Операция 2и-не (штрих Шеффера)
- •Инверсия функции дизъюнкции. Операция 2или-не (стрелка Пирса)
- •Эквивалентность (равнозначность), 2исключающее_или-не
- •Сложение по модулю 2 (2Исключающее_или, неравнозначность). Инверсия равнозначности.
- •Физические реализации логических элементов
- •Классификация электронных транзисторных физических реализаций логических элементов
- •Инвертор
- •Применение логических элементов
- •Комбинационные логические устройства
- •Последовательностные цифровые устройства
- •30. Линии с потерями. Телеграфные уравнения. Причины искажения сигналов в линиях с потерями.
- •Уравнения
- •Передача без потерь
- •Линия с потерями
- •Направление распространения сигнала
- •31. Операционные усилители. Логарифмический и антилогарифмирующий усилители, компаратор.
- •По типу элементной базы[6]
- •По области применения
- •32. Дифференцирующие и интегрирующие цепи, их отклик на единичный скачек напряжения.
Физические реализации логических элементов
Физические реализации одной и той же логической функции в разных системах электронных и неэлектронных элементов отличаются друг от друга.
Классификация электронных транзисторных физических реализаций логических элементов
Логические элементы подразделяются и по типу использованных в них электронных элементов. Наибольшее применение в настоящее время находят следующие логические элементы:
РТЛ (резисторно-транзисторная логика)
ДТЛ (диодно-транзисторная логика)
ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика)
Упрощённая схема двухвходового элемента И-НЕ ТТЛ .
Обычно входной каскад логических элементов ТТЛ представляет собой простейшие компараторы, которые могут быть выполнены различными способами (на многоэмиттерном транзисторе или на диодной сборке). В логических элементах ТТЛ входной каскад, кроме функций компараторов, выполняет и логические функции. Далее следует выходной усилитель с двухтактным (двухключевым) выходом.
В логических элементах КМОП входные каскады также представляют собой простейшие компараторы. Усилителями являются КМОП-транзисторы. Логические функции выполняются комбинациями параллельно и последовательно включенных ключей, которые одновременно являются и выходными ключами.
Транзисторы могут работать в инверсном режиме, но с меньшим коэффициентом усиления. Это свойство используются в ТТЛ многоэмиттерных транзисторах. При подаче на оба входа сигнала высокого уровня (1,1) первый транзистор оказывается включенным в инверсном режиме по схеме эмиттерного повторителя с высоким уровнем на базе, транзистор открывается и подключает базу второго транзистора к высокому уровню, ток идёт через первый транзистор в базу второго транзистора и открывает его. Второй транзистор «открыт», его сопротивление мало и на его коллекторе напряжение соответствует низкому уровню (0). Если хотя бы на одном из входов сигнал низкого уровня (0), то транзистор оказывается включенным по схеме с общим эмиттером, через базу первого транзистора на этот вход идёт ток, что открывает его и он закорачивает базу второго транзистора на землю, напряжение на базе второго транзистора мало и он «закрыт», выходное напряжение соответствует высокому уровню. Таким образом, таблица истинности соответствует функции 2И-НЕ.
ТТЛШ (то же с диодами Шоттки)
Для увеличения быстродействия логических элементов в них используются транзисторы Шоттки (транзисторы с диодами Шоттки), отличительной особенностью которых является применение в их конструкции выпрямляющего контакта металл-полупроводник вместо p-n перехода. При работе этих приборов отсутствует инжекция неосновных носителей и явления накопления и рассасывания заряда, что обеспечивает высокое быстродействие. Включение этих диодов параллельно коллекторному переходу блокирует насыщение выходных транзисторов, что увеличивает напряжения логических 0 и 1, но уменьшает потери времени на переключение логического элемента при том же потребляемом токе (или позволяет уменьшить потребляемый ток при сохранении стандартного быстродействия). Так, серия 74хх и серия 74LSxx имеют приблизительно равное быстродействие (в действительности, серия 74LSxx несколько быстрее), но потребляемый от источника питания ток меньше в 4-5 раз (во столько же раз меньше и входной ток логического элемента).
КМОП (логика на основе комплементарных ключей на МОП транзисторах)
ЭСЛ (эмиттерно-связанная логика)
Эта логика, иначе называемая логикой на переключателях тока, построена на базе биполярных транзисторов, объединённых в дифференциальные каскады. Один из входов обычно подключён внутри микросхемы к источнику опорного (образцового) напряжения, примерно посредине между логическими уровнями. Сумма токов через транзисторы дифференциального каскада постоянна, в зависимости от логического уровня на входе изменяется лишь то, через какой из транзисторов течёт этот ток. В отличие от ТТЛ, транзисторы в ЭСЛ работают в активном режиме и не входят в насыщение или инверсный режим. Это приводит к тому, что быстродействие ЭСЛ-элемента при той же технологии (тех же характеристиках транзисторов) гораздо больше, чем ТТЛ-элемента, но больше и потребляемый ток. К тому же, разница между логическими уровнями у ЭСЛ-элемента намного меньше, чем у ТТЛ (меньше вольта), и, для приемлемой помехоустойчивости, приходится использовать отрицательное напряжение питания (а иногда и применять для выходных каскадов второе питание). Зато максимальные частоты переключения триггеров на ЭСЛ более, чем на порядок превышают возможности современных им ТТЛ, например, серия К500 обеспечивала частоты переключения 160-200 МГц, по сравнению с 10-15 МГц современной ей ТТЛ серии К155. В настоящее время и ТТЛ(Ш), и ЭСЛ практически не используются, так как с уменьшением проектных норм КМОП технология достигла частот переключения в несколько гигагерц.