37.Принцип построения лог. Элементов на основе полупроводниковых диодов.
Диодно–транзисторная логика (ДТЛ) представляет собой сочетание ди-
одных логических ячеек с транзисторным инвертором. Базовым логическим
элементом всех серий ДТЛ является элемент Шеффера (элемент И–НЕ), реали-
зующий операцию логического умножения с отрицанием.
Схема логического элемента ДТЛ представлена на рис. 9.14. Входные диоды VD1…VD3 и резистор R1 образуют входную логическую схему, выполняющую в положительной логике операцию И. Инвертор на транзисторе VТ1 выполняет логическую операцию НЕ, усиливает и формирует сигналы на выходе до стандартного уровня. Смещающие диоды VD4 и VD5 пред назначены для увеличения порога запирания и помехоустойчивости схемы в закрытом состоянии, а резистор R2 и
U2ип обеспечивают оптимальную величину тока этих диодов. Диоды VD1…VD3 должны обладать минимальным сопротивлением в проводящем состоянии; высоким (максимальным) обратным напряжением; малой емкостью и малым временем восстановления обратного сопротивления.
38.Базовый логический элемент транзистрно-транзисторной логики (ттл).
Принципиальная электрическая схема, условное обозначение, временные диаграммы базового логического элемента серий ТТЛ приведены на рис 9.16. Базовый лог элемент ТТЛ выполняет операцию И–НЕ (является элементом Шеффера). Схема базового элемента ТТЛ состоит из двух частей. Входная часть реализует лог функцию И с помощью VТ1 и резистора R1. Выходная цепь реализует функцию НЕ и содержит сложный инвертор на транзисторах VТ2…VТ4.
Базовые элементы различных серий ТТЛ различаются только инверторами, которые должны улучшать переходные характеристики, повышать помехоустойчивость и нагрузочную способность, потреблять небольшую мощность.
Для уменьшения входных токов транзистор VТ1 должен обладать малым ко-
эффициентом передачи тока базы в инверсном режиме h i э 21 ≈0,005…0,05 .
Логические элементы со сложным инвертором потребляют большую
мощность, занимают большую площадь кристалла, поэтому на их основе изготавливаются цифровые микросхемы малой и средней степени интеграции.
Быстродействие логических элементов различных серий ТТЛ можно повысить двумя путями:
– уменьшая сопротивление резисторов и паразитные емкости;
– обеспечивая работу транзисторов в активном, т.е. ненасыщенном режиме, при котором отсутствует накопление и рассасывание носителей в базах транзисторов. Оба эти способа повышения быстродействия нашли практическое применение.
39. Базовый логический элемент эммитерно-связанной логики (эсл).
Цифровые микросхемы эмиттерно–связанной логики составляют схемы на переключателях тока с объединенными эмиттерами, обладающие по сравнению с другими типами цифровых схем наибольшим быстродействием и большой потребляемой мощностью.
Большое быстродействие ЭСЛ логики обеспечивается:
– за счет работы транзисторов в ненасыщенном (линейном) режиме;
– за счет применения на выходах схемы эмиттерных повторителей, ускоряющих процесс заряда и разряда нагрузочных емкостей;
– за счет ограничения перепада выходного напряжения, что приводит к снижению статической помехоустойчивости.
Логический элемент состоит из трех частей: токового переключателя
(ТП), эмиттерных повторителей (ЭП), источника опорного напряжения (ИОН).
Рассмотрим принцип работы базового лог элемента для положительной логики. Если на все логические входы подается напряжение низкого уровня, соответствующее логическому нулю, то транзисторы VТ1–VТ3 закрываются, а транзистор VТ 4 открывается, так как напряжение на его базе становится выше, чем на базах входных транзисторов. Через открытый транзистор протекает ток Iк2, значение которого задается резистором Rэ, и создает падение напряжения на резисторе R2. Потенциал коллектора транзистора VТ4 при этом понижается и подается на вход эмиттерного повторителя, собранного на транзисторе VТ7. На выходе эмиттерного повторителя получается низкий уровень напряжения, соответствующий логическому нулю.
В это же время через резистор R1 левой ветви токового ключа протекает небольшой обратный ток Iк1. Потенциал коллектора транзистора VТ3 повышается и поступает на базу эмиттерного повторителя транзистора VТ6. На выходе транзистора VT6 имеем большой потенциал, логическую единицу, при этом выполняется логическая операция ИЛИ–НЕ.