Главная Импульсный режим работы



10. Оссбеннссти работы схемы ИЛИ в импульсном режиме аналогичны особейностям работы в импульсном режиме схемы И (см. § 20.2, пп. 17 и 18) с той лишь разницей, что при возбуждении только Одного входа схемы ИЛИ отпадает вопрос о зацеплении входных импульсов (4ац = 4)-

§ 20.4. ЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ НА ТУННЕЛЬНЫХ ДИОДАХ

А. ОСНОВНОЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ И ЕГО СВОЙСТВА

1. Пороговые свойства туннельного диода (ТД) позволяют его использовать для построения логических схем. Достоинствами таких схем являеотся высокое быстродействие (выше 100 МГц), малая потребляемая мощность, температурная стабильность и радиационная стойкость. Недостатки ТД были отмечены в§ 15.1, п. 1.

2. Схема логического элемента на ТД изображена на рис. 26. Напряжение и сопротивление Rr учитывают приключаемые к ТД входные и выходные цепи. Пороговые свойства такого элемента определяются вольтамперной характеристикой ТД £д = = Ед ("д) (рис. 26). Если нагрузочная прямая, уравнение которой

tR = (£г-«д) ?г = Fr («д) .

(20.63)


Рис. 26.

пересекает вольтамперную характеристику в трех точках М, М а М", то точки М и М" соответствуют устойчивым,состояниям равновесия системы. В точке М напряжение на ТД имеет низкий уровень д - Уд, а в точке М" - высокий уровень д = [/д. Эти уровни соответствуют логическим переменным О и 1, причем при положительной логике (Уд О и t/д 1. В отличие от диодных логических схем логический элемент на ТД сохраняет введенную в него информацию (О или 1), т. е. он обладает памятью и в этом смысле является типичным триггером.

3. Обеспечение двух, устойчивых состояний равновесия должно производиться с учетом нестабильностей вольтамперной характеристики ТД и величин Ег и R.. Для иллюстрации на рис. 27 изображены возможные области разброса характеристики ТД и нагрузочной прямой. Для обеспечения двух устойчивых состояний равновесия необходимо, чтобы верхняя граница области разброса нагрузочной прямой проходила не выше точки а на нижней границе области разброса характеристики ТД, а нижняя граница



области разброса нагрузочной прямой должна проходить не ниже точки q на верхней границе области разброса характеристики ТД. Зная допуски величин /„, /и, и г. можно найти точки g и d, через которые должна проходить номинальная нагрузочная прямая, и токи, соответствующие этим точкам (рис. 27):

(20.64)

Отсюда определяются величины Rj, и Ер, при которых обеспечивается два устойчивых состояния равновесия:

> Rp

(20.65)

e-ld """""/п-/в-(ех+б2)/п Ep = Ua+lg Rp < fn+(l-6i)/n«r- (20.66)


4. Переключение логического элемента. Пусть логический элемент (рис. 28) находится в состоянии Up,-* О (рис. 29). Для переключения его в состояние (Уд ->• 1 надо сместить нагрузочную прямуЕО вверх - выше пика характеристики ТД (с учетом области разброса). Это можно осуществить либо увеличением напряжения питания на hE*, либо подведением к точке D (рис. 28) тока запуска гз = it = E/Rp. Из рис. 27 следует, что для надежного пе-)еключения системы должно выполняться неравенство li > 26i/n. ~[осле воздействия запускающего сигнала в системе развивается переходный процесс, обусловленный действием паразитной емкости С = Сд + Сн -f См, где Сн - емкость нагрузки; См - емкость монтажа и Сд - емкость ТД при напряжении Ыд (в области впадины) Если 1з = const, то по окончании переходного процесса система приходит к состоянию, соответствующему точке М* (рис. 29), в которой Ыд = (Уд После прекращения действия тока запуска система приходит в устойчивое состояние (Уд ->- 1, соответствующее точке /И".



Для переключенияемента из состояния (Уд -г- 1 в состояние (Уд О надо уменьшить напряжение питания на АЕ- или же подвести к точке D диод-обратный ток запуска «3 = -/Г = = -AE/Rr, при этом нагрузочная прямая (рис. 29) должна


i АЕ"- I

Рис. 28.

Рис, 29.

и: 4:

проходить ниже впадины характеристики ТД (с учетом областей разброса). При таком переключении также возник&ют переходные процессы, в результате которых система приходит к состоянию, соответствующему

точке М~ {ыц = д), затем, по прекращении действия от-ка запуска, - к устойчивому состоянию Up, 0.

На рис. 30 приведены временные диаграммы процессов переключения логического элемента. Рабочий перепад

Atnp= fjk- Up.

5 Длительность переключения. Для определения длительности переключения логического элемента из состояния ир О в состояние Up- -1 обратимся к уравнению токов в системе (см. рис. 28): Рис. 30.

Подставляя сюда выражения i( = CdUjy/dt, «3 = / = const, 1д- =/=д(Ид) и 1д из формулы (63), получим нелинейное дифференциальное уравнение

С = Ф+ („д), где Ф+ («д) = ft + £д («д)




0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 [163] 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195


0.0114