Багатоемітерний транзистор та транзисторно-транзисторна логіка КЕ

На сьогодні, основними базовими логічними елементами на біполярних транзисторах є пристрої, які мають транзисторно-транзисторну логіку (ТТЛ). Перемикаючим компонентом таких елементів є багатоемітерний транзистор. Крім того, суттєво змінюється електрична схема включення такого транзистора у кола ключа, в порівнянні з елементами РТЛ та ДТЛ, де застосовуються схеми із спільним емітером.

Приклад найпростішого базового логічного ТТЛ елемента І наведено на рис. Як видно, інформаційні вхідні сигнали подаються на емітери транзистора по відношенню до загальної шини. Тобто ЕРС вхідних сигналів включені прямо в емітерні кола транзистора. Ще однією особливістю схеми є те, що колектор через резистор Rк підключається не до клеми джерела живлення, а до загальної шини.

Робота такого ТТЛ нлемента полягає у реалізації наступних процесів. При низькому рівні вхідної напруги U _ВХ хоча б на одному і -му вході, відповідний перехід база-емітер зміщується в прямому напрямку. У результаті виникає певний струм емітерного p-n-переходу

.

При протіканні цього струму в емітерно-базовому колі основний спад напруги припадатиме на резистор Rб. Відповідно, у колі колектора протікатиме невеликий струи і на резисторі Rк формуватиметься вихідна напруга низького рівня U _ВИХ» 0.

У таких умовах незалежно від рівня напруги на інших емітерах транзистора ситуація не зміниться і на виході напруга буде відповідати низькому рівню логічного «0». У звязку з цим відмітимо важливу особливість елементів ТТЛ логіки: вона дозволяє невикористані входи залишати розімкнутими, тобто якщо маємо нульовий рівень вхідної напруги хоча б на одному вході, то рівень логічних сигналів на решті входів не впливатиме на рівень вихідного сигналу.

Якщо тепер на обидва емітери транзистора подати сигнали високого рівня U _ВХ1 = U _ВХ2 ≈ Е _К , то переходи емітер-база змістяться у зворотньому напрямку, а через колекторний перехід протікатиме великий струм. Завдяки цьому на виході з’явиться напруга високого рівня

.

Якщо номінали резисторів взяти таким чином, щоб Rк >> Rб, то Uвих ≈ Е _К. Як результат аналізу з’ясовуємо, що логічний елемент реалізує логічну операцію І з двома вхідними сигналами.

Але приведений логічний елемент не може використовуватись самостійно тому, що рівень логічної одиниці на виході елемента нижчий, ніж на вході. Для його підвищення, а також з метою забезпечення необхідних динамічних характеристик та завадостійкості, на виході логічних ТТЛ елементів додатково ставлять транзисторний фазоінвертуючий ланцюжок та ТТЛ-ключ із дінамічним навантаженням (рис.). Крім того, на входах швидкодіючих схем ТТЛ включаються діоди VD1…VD3, які часто називають антидзвоновими. Вони обмежують амплітуду паразитних пульсацій та високочастотних затухаючих коливань напруги, які створюються при pозповсюдженні логічних сигналів у лініях зв’язку. Дані паразитні явища виникають із-за відбиття сигналів на кінцях неузгоджених ліній звязку між логічними елементами. Якщо така перешкода, відбившись від початку лінії і змінивши свою полярність, поступить на вхід логічного елемента ТТЛ, то вона може змінювати його стан, що призведене до виникнення помилок у передачі інформації.

Завадостійкість ТТЛ ІС визначається конкретними значеннями та співвідношеннями напруг на входах і виходах при їх постійному з’єднанні, що іллюструється на рис. Приведені цифри характеризують найбільш несприятливий випадок з точки зору температурних умов та живлення. Вихідний рівень напруги логічного нуля не перевищує 0,4 В, а логічної одиниці не знижується нижче 2,4 В.

У той же час, мікросхема буде нормально працювати, якщо на її вході рівень логічного “ 0 ” досягне 0,8 В, а рівень логічної “ 1 ” знизиться до 2 В. Гарантований запас завадостійкості в обох випадках становить 0,4 В.

Статична завадостійкість на низькому рівні, як витікає з рис. 2.17, визначається різницею:

U ⁰_ПЕР = | U ⁰_{ВИХ.МАКС} – U ⁰_{ВХ.МАКС} |;

на високому рівні:

U ¹_ПЕР= | U ¹_ВИХ.МIN – U ¹ _ВХ.МIN |.

З приведених формул витікає, що фактично реальну величину завадостійкості визначають максимальні значення напруг на входах та виходах догічного елемента у станах логічного «0» та логічної «1».

Дата добавления: 2014-01-15