Эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ)

Интегральные микросхемы (ИМС) логических элементов

В основе цифровых схем лежат простейшие транзисторные ключи, характеризующиеся двумя устойчивыми состояниями (для биполярного транзистора – это режим насыщения и режим отсечки).

Рассмотрим ВАХ транзистора ОЭ:

I_К нагрузочная прямая

I_Б4

Е_П/R_К А I_Б3

I_Б2

насыщение А` I_Б1

0 I_Б=0 U_КЭ

отсечка Е_П

U_{КЭ НАС}

U_{КЭ ОТС}

· Если транзистор находится в режиме насыщения (полностью открыт), то его выходное напряжение равно - мало.

Обычно принимают и считают это малое напряжение логическим нулем ().

· Если транзистор находится в режиме отсечки (полностью закрыт), то его выходное напряжение равно - велико, что соответствует логической единице ().

Таким образом, имеем двоичную систему исчисления.

Существует три основных логических элемента: И (операция умножения), ИЛИ (операция сложения), НЕ (операция отрицания).

Схемы ЭСЛ являются самыми быстродействующими, т.к. транзисторы в них работают в ненасыщенном (активном) режиме. Время их переключения мало – единицы наносекунд.

Характерная особенность схемы:

Заземляется плюсовая клемма ИП (+Е_П). Этим ослабляется влияние нестабильности ИП на уровни напряжения и , что важно, т.к. разница между ними в данной схеме незначительна.

Схема осуществляет операцию ИЛИ-НЕ/ИЛИ:

В основе схемы лежит переключатель тока, выполненный на транзисторах .

Принцип работы переключателя тока:

Опорное напряжение (-Е_о) выбирается таким образом, чтобы выполнялось неравенство: ( ).

Опорное напряжение может восприниматься транзистором и как , и как , все зависит от входных сигналов.

Если на оба входа поданы ( и заперты), то тогда опорное напряжение воспринимается транзистором как (т.к. ). открывается, и ток течет через правое плечо по цепи: .

Если на оба входа (или на один из них) поданы , то тогда опорное напряжение воспринимается как (т.к. ) и он заперт, т.е. ток течет через левое плечо по цепи: открытый транзистор - .

а) Пусть . При этом транзисторы закрыты, открыт, т.е. работает правое плечо. Сопротивление открытого мало, следовательно, мало и падение напряжения на нем. Таким образом, на базу подается . - это эмиттерный повторитель (схема ОК), т.к. нагрузкой его является резистор в эмиттерной цепи - .

Выходное напряжение эмиттерного повторителя приблизительно равно его входному напряжению ().

на входе будет «повторен» им, т.е. на выходе 2 установится низкий потенциал, соответствующий логическому нулю: .

Т.к. заперты, их сопротивления велики. Поскольку они соединены параллельно, их общее сопротивление также будет велико, следовательно, будет велико и падение напряжения на нем. Таким образом, на вход эмиттерного повторителя будет подана , которая им «повторится», т.е. на выходе 1 установится высокий потенциал, соответствующий логической единице: .

б) Пусть . При этом работает левое плечо. открыты, их сопротивления малы, общее сопротивление также мало, следовательно, мало и падение напряжения на нем. Таким образом, на вход подается , который после «повторения» им даст на выходе 1 низкий потенциал, соответствующий логическому нулю: .

В этот момент заперт, его сопротивление велико, следовательно, будет велико и падение напряжения на нем. Таким образом, на вход подается , которая после «повторения» им даст на выходе 2 высокий потенциал, соответствующий логической единице: .

в) Пусть ; . В этом случае снова работает левое плечо. открыт, его сопротивление мало. закрыт, его сопротивление велико. Общее сопротивление будет меньше меньшего, т.е. мало, следовательно, мало будет и падение напряжения на нем. Таким образом, на вход подается , который после «повторения» им даст на выходе 1 низкий потенциал, соответствующий логическому нулю: .

В этот момент заперт, его сопротивление велико, следовательно, велико будет и падение напряжения на нем. Таким образом, на вход подается , которая после «повторения» им даст на выходе 2 высокий потенциал, соответствующий логической единице: .

Таким образом, схема реализует операцию ИЛИ-НЕ/ИЛИ.

Дата добавления: 2017-02-01