Логический элемент эмиттерно-связанной логики ЭСЛ

Логические элементы на МОП-транзисторах

На рисунке 2.4, а приведена схемы ЛЭ 2И-НЕ на однотипных МОП-транзисторах с ин-дуцированным каналом n-типа. Основные транзисторы VТ1 и VТ2 включены последовательно, VТ3 – нагрузка. При х1 = 1 и х2 = 1 оба транзистора открыты, на выходе «0».

а) б) в)

Рисунок 2.4 – ЛЭ 2И-НЕ на п-МОП транзисторах (а); ЛЭ 2ИЛИ-НЕ на КМОП транзисторах (б); ЛЭ 2ИЛИ-НЕ на п-МОП транзисторах (в)

На рисунке 2.4, б приведена схема ЛЭ 2ИЛИ-НЕ, выполненного по КМОП технологии, то есть на комплементарных МОП транзисторах или, иначе на транзисторах с взаимно дополняющей структурой, n-МОП и р-МОП. Транзисторы VТ1 и VТ2 – основные, n-ти-па; транзисторы VТ3 и VТ4 – нагрузочные p-типа. При подаче на вход, например, х1 = 1, VТ2 открывается, VТ4 – закрывается, то есть его сопротивление увеличивается и на выходе формируется «0».

На рисунке 2.4, в приведена схема ЛЭ 2ИЛИ-НЕ на n-МОП транзисторах. Основные транзисторы VТ1 и VТ2 включены параллельно. При подаче хотя ба на один вход «1», на выходе устанавливается «0».

Быстродействие ЛЭ определяется временем его переключения из одного состояния в другое. Это время определяется временем перезаряда паразитных емкостей монтажа и транзистора. Для уменьшения времени перезаряда необходимо использовать более высокочастотные транзисторы, уменьшать паразитные ёмкости монтажа и ёмкость база-эмиттер транзистора, использовать ненасыщенный режим работы транзисторов. (В нена-сыщенном режиме исключено время на рассасывание неосновных носителей в базе).

Для уменьшения времени перезаряда паразитных емкостей можно было бы уменьшать сопротивление нагрузки (например R_K инвертора ЛЭ И-НЕ ТТЛ). Однако уменьшение R_K увеличивает потребляемые от источника питания ток мощность. Поэтому на выходе ЛЭ применяют эмиттерные повторители, имеющие малое выходное сопротивление.

Для уменьшения влияния ёмкости база-эмиттер транзистора используется схема включения с общей базой, когда усиливаемый сигнал подаётся со стороны эмиттера.

Эти способы повышения быстродействия применены в ЛЭ ЭСЛ.

На рисунке 2.5 приведена схема ЛЭ 2ИЛИ-НЕ/2ИЛИ ЭСЛ.

На транзисторах VТ4 и VТ5, включённых по схеме эмиттерных повторителей, реализованы выходные каскады. Каскады на транзисторах VТ1 и VТ2 с общей коллекторной нагрузкой R1 – входные инверторы. Резистор R2 – коллекторная нагрузка каскада на транзисторе VТ3, включённого по схеме с общей базой ОБ. Резистор R4 – элемент эмит-терной связи. При включении транзистора по схеме с ОБ входной сигнал не инвертиру-ется и уменьшается время переключения, так как уменьшается влияние ёмкости база –эмиттер. Напряжение смещения на базу VТ3 3,9 В формируется цепью R3 VD1 VD2.

Рисунок 2.5 – Логический элемент 2ИЛИ-НЕ/2ИЛИ ЭСЛ

2.2.5 Логические элементы интегральной инжекционной логики И²Л

Элемент И²Л имеет четырёхслойную структуру р-n-р-n, которую можно представить соединением транзисторов р-n-р VT1 и р-n-р VT2 (рисунок 2.6, а). VТ3 – транзистор ТТЛ. Условное графическое изображение структуры приведено на рисунке 2.6, б.

а) б) в)

Рисунок 2.6 – Схема четырёхслойной структуры (а); её условное

графическое изображение (б); схема ЛЭ ИЛИ-НЕ (в)

Транзистор VТ2 со структурой n-р-n выполняет функции инвертора с несколькими открытыми коллекторными выходами. VТ1 со структурой р-п-р называется инжектором и является источником постоянного тока (может быть общим для группы элементов). При положительном Е_ИП и нулевом напряжении на базе транзистор VТ1 открыт.

Если на базе VТ3 «1», то он открыт, ток инжектора протекает через VТ3, низкий по-тенциал на его коллекторе («0») удерживает VТ2 в закрытом состоянии. На выходе «1».

Если на базе VТ3 «0», то он закрыт, ток инжектора потечёт через эмиттерный переход VТ2. Транзистор VТ2 откроется и на его коллекторах установится «0».

Таким образом, рассмотренный элемент является инвертором. Элементы И²Л хорошо согласуются с элементами ТТЛ и имеют повышенное быстродействие.

Схема ЛЭ ИЛИ-НЕ приведена на рисунке 2.6, б.

ПР №2(для 3К) находится: Пр. Работа 1, пэ-же мэ-же 47

Импликантные члены – это члены сокращённой логической функции.

Дата добавления: 2015-06-27