Главная Операционные усилители



Вентиль НЕ И будет работать как инвертор, если его входы соединить между собой или на один из входов подать +5 В. Схема типа 7400 дает высокий уровень напряжения на выходе (1), если на каком-либо из входов действует низкий уровень (0). Низкий уровень на выходе будет только в том случае, когда на обоих входах уровень напряжения высокий.

Следует учесть, что обозначения, которые присваиваются цифровым логическим интегральным схемам, ориентированы на использование положительной логики. То же самое устройство» может обладать совершенно иными свойствами, если используется отрицательная логика. Конечно, инвертор останется инвертором независимо от того, какая логика используется, но-остальные вентили приобретут совершенно другие свойства. В общем справедливо следующее утверждение: при использовании отрицательной логики вентиль И для положительной логики работает как вентиль ИЛИ, а вентиль НЕ И - как вентиль НЕ ИЛИ. Для того чтобы не возникало путаницы, во многих каталогах схемы, подобные ТТЛ-схеме типа 7400, определяются как вентили типа НЕ И/НЕ ИЛИ. Однако при использовании положительной логики они работают как вентили НЕ И.

На рис. 2.8 изображены временные диаграммы, которые показывают, как изменяется сигнал на выходе различных типов вентилей в зависимости от всевозможных комбинаций повторяющихся последовательностей входных импульсов.

Пример, приведенный на рис. 2.8, а, иллюстрирует свойства, характеризующие реакцию вентиля И. Положительный импульс на выходе С будет получен только в том случае, когда оба входа, и А, и В, также положительны. Как показывает рис. 2.8, б, совершенно противоположную реакцию имеет вентиль НЕ И. Вспомним, что выход вентиля НЕ И имеет высокий уровень, если на каком-либо из входов действует низкий уровень. Выход имеет низкий уровень, только когда и на входе А, и на входе В действует высокий уровень.

На рис. 2.8, в и г показана реакция вентилей ИЛИ и НЕ ИЛИ соответственно. Высокий уровень с выхода вентиля ИЛИ будет сниматься всякий раз, когда высокий уровень будет действовать на каком-либо из его входов. С другой стороны, вентиль НЕ ИЛИ дает высокий уровень на выходе всякий раз, когда на обоих его входах действует низкий уровень. Уровень на выходе будет низким, если на каком-либо из входов будет действовать высокий уровень. И снова мы сталкиваемся здесь с двойственностью работы схем по положительной и отрицательной логике.

Реакция инвертора на входной сигнал показана на рис. 2.8, (3. Эта простая, но зачастую основная для устройства схема дает высокий уровень на выходе, когда на входе действует низкий уровень, и низкий уровень на выходе, когда на входе - высокий уровень.



А

„гъгиитлл

S НЕ и А -

в или

г НЕит А -

д Инвертор

Рис. 2.8. Временные диаграммы для некоторых распространенных вентилей.

Сложилось несколько семейств интегральных схем цифровых логических элементов. Около десяти лет назад появилось семейство ИС с резисторно-транзисторной логикой (РТЛ). Схемы, принадлежавшие к этому семейству, имели низкое быстродействие и целый ряд недостатков, но их спасало то, что никакие замыкания и размыкания на входах и выходах схем не могли вывести их из строя при условии, что напряжение в схеме не превышало 3,6 В.



Затем появилось семейство ИС с диодно-транзисторной логикой (ДТЛ), которое обладало улучшенным быстродействием, и семейство € эмиттерными связями (ЭСЛ), имевшее связи по переменному току, которое было и все еще остается самым быстродействующим семейством ИС. Настоящий бум в цифровой логике произвело появление семейства полупроводниковых приборов с транзисторно-транзисторной логикой (ТТЛ, или ТЛ). И хотя сейчас семейство комплементарных МОП-схем (КМОП-схем) превзошло семейство ТТЛ; последнее все еще находит очень широкое применение, даже в новых разработках.

Типовое быстродействие ТТЛ-схем составляет около 20 МГц, но у некоторых приборов этого семейства, так же как и у определенных его подсемейств, быстродействие достигает 80 МГц. Однако на высоких частотах, свыше 1 МГц, на качестве работы устройства начинают существенно сказываться топология и монтаж ИС. Почти обязательной для исполнения является рекомендация применять на этих частотах печатные платы с широкими печатными проводниками. Дело в том, что проводники просто оказывают слишком сильное индуктивное влияние на импульсы, что порождает множество проблем, которые трудно или невозможно разрешить.

Мы не будем тратить время на то, чтобы обсудить работу всех ТТЛ-схем, но для того, чтобы составить представление об их работе, рассмотрим типичный инвертор. Если вы незнакомы с элементарной теорией транзисторов, рекомендую обратиться к гл. 4 и изучить кое-что сейчас.

ТТЛ-инвертор показан на рис. 2.9. Он представляет собой транзисторную схему с непосредственными связями. Транзисторы q2 н Qs образуют дополняющую пару, а Qi работает как инвертирующий усилитель в коллекторной цепи и как неинвертирующий усилитель в эмиттерной цепи. Высокий уровень напряжения (+5 В), поданный на базу транзистора Qi, приводит его в режим насыщения. При этом потенциал коллектора Qi понижается, а потенциал эмиттера повышается. Это в свою очередь приводит к снятию смещения на базе транзистора Qs, и он входит в режим отсечки. С другой стороны, на транзистор q2 подается большое смещение. В результате q2 также входит в режим насыщения, следовательно, потенциал его коллектора будет составлять О В или около того. Однако коллектор транзистора q2 является также выходом устройства. Это означает, что мы имеем такое состояние, при котором высокий уровень напряжения на входе порождает низкий уровень напряжения на выходе.

Если на базу транзистора Qi подать низкий уровень напряжения, Qi войдет в режим отсечки. Это приве,дет к тому, что напряжение на эмиттере Qi станет нулевым, а на коллекторе - высоким. При этом транзистор q2 будет находиться в режиме отсеч-



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


0.0777