- •Компьютерная
- •Особенности микросхем ЭСЛ
- •Переключатель тока
- •Переключатель тока
- •Базовый элемент ЭСЛ (500 серия)
- •Базовый элемент ЭСЛ
- •Базовый элемент ЭСЛ
- •Базовый элемент ЭСЛ
- •Входная характеристика
- •Входная характеристика
- •Передаточная характеристика
- •Передаточная характеристика
- •Передаточная характеристика
- •Выходная характеристика
- •Переходная характеристика
- •Переходная характеристика
- •Переходная характеристика
- •Рекомендации по применению микросхем ЭСЛ
- •Рекомендации по применению микросхем ЭСЛ
- •Рекомендации по применению микросхем ЭСЛ
Компьютерная
схемотехника
Лекция 5. Цифровые микросхемы ЭСЛ
Особенности микросхем ЭСЛ
Основаны на переключателях тока и отличаются от других типов ИМС наибольшим быстродействием и большой потребляемой мощностью.
Большое быстродействие микросхем ЭСЛ-логики обусловлено:
-работой биполярных транзисторов без насыщения;
-использованием низкоомных резисторов;
-применением на выходах эмиттерных повторителей, обеспечивающих перезаряд емкостей в цепях нагрузки через малые выходные сопротивления.
Переключатель тока
Основой ЭСЛ-логики является переключатель тока на транзисторах, представляющий собой дифференциальный усилитель, транзисторы которого могут переключать ток и при этом никогда не попадают в режим насыщения.
Если |
входным |
сигналом |
||
UВХ |
= UВХ1 |
– UВХ2 |
открыть VT1, то через |
|
него |
потечет |
весь |
ток |
I0, вытекающий из |
общей точки соединения эмиттеров. На коллекторе VT1 установится напряжение низкого уровня. В этот момент времени VT2 тока не имеет, он вынужденно находится в режиме отсечки. На его коллекторе присутствует напряжение высокого уровня.
Переключатель тока
В цифровой схемотехнике такой каскад используется в переключательном режиме, для чего на второй вход подают опорное напряжение, значение которого определяют по соотношению:
UВХ2 = UОП = 0,5* (UВХ0 + UВХ1).
В частности, для 500 серии UОП = -1,3 В.
Это напряжение фиксирует порог срабатывания. Дифференциальный усилитель превращается в логический элемент. У него теперь два состояния выходов, которые переключаются лишь при условиях:
UВХ1 > UОП или UВХ0 < UОП.
Базовый элемент ЭСЛ (500 серия)
Базовый элемент ЭСЛ
Базовый элемент содержит три каскада:
-токовый переключатель (транзисторы VT1 – VT5 и резисторы R1 – R7) обеспечивает:
реализацию логической функции;усиление входных сигналов по мощности;формирование парафазных сигналов;требуемую помехозащищенность;
- источник опорного напряжения (транзистор VT6, резисторы R8 – R10 и диоды VD1, VD2) предназначен для формирования опорного напряжения минус 1,3В;
- эмиттерные повторители (транзисторы VT7 и VT8) предназначены для:
усиления выходных сигналов по току;увеличения нагрузочной способности;
обеспечения совместимости входных и выходных сигналов.
Базовый элемент ЭСЛ
Рассмотрим работу базового элемента.
При подаче на все входы напряжения UВХ0 = - 1,7В транзисторы VT1- VT4 закрыты, так как потенциал общей точки соединения эмиттеров равен
UЭ = UОП + UБЭVT5 = -1,3 -0,8 = -2,1В,
а положительное напряжение на базо-эмиттерных переходах транзисторов VT1-VT4 составляет
UБЭ = UВХ0 - UЭ = -1,7 - ( -2,1)= 0,4 В,
которого недостаточно для открывания кремниевых транзисторов.
Базовый элемент ЭСЛ
На первом выходе устанавливается напряжение, описываемое соотношением:
UВЫХ1 = -R5*(IКО1 + IКО2 + IКО3 + IКО4 + IБ5) – UБЭVT7 = -0,9В.
Одновременно на втором выходе устанавливается напряжение
|
|
|
UВЫХ2 = -R7*IО – UБЭVT8 |
= -1,7В, |
||
где IО = (-UОП + UБЭVT5 - EП)/R4 . |
|
|
||||
Если |
хотя бы |
на один вход |
элемента |
подан |
высокий уровень |
|
UВХ1 = |
- 0,9В, |
то |
открывается |
соответствующий |
транзистор и весь |
|
эмиттерный ток |
замыкается через него. Транзистор VT5 переходит в |
режим отсечки, так как в общей точке соединения эмиттеров установится потенциал:
UЭ = -UВХ1 +(- UБЭVT1 ) = -0,9 + ( -0,8) = -1,7В.
Входная характеристика
Входная характеристика
На входной характеристике выделяют четыре участка:
1 – входной транзистор закрыт, входной ток определяется сопротивлением базового резистора;
2 – участок перехода входных транзисторов из режима отсечки в активный режим. Транзистор VT5 находится также в активном режиме. На транзисторах VT1-VT5 реализован дифференциальный усилитель, его входное сопротивление мало, поэтому входной ток резко возрастает;
3 – входные транзисторы в активном режиме, транзистор VT5 в режиме отсечки. На транзисторах VT1-VT5 реализован каскад с общим эмиттером. Входное сопротивление велико и входной ток незначительно увеличивается из-за увеличения через базовый резистор;
4 – входной транзистор находится в режиме насыщения, входное сопротивление мало, поэтому входной ток резко возрастает (режим нерабочий).