Главная Движение носителей электрических зарядов



один вход элемента И должен быть подан +f, f,f

сигнал, соответствующий лс«-ическому 0. Логический элемент И - НЕ для сигналов

положительной полярности показан на рис. 21.4. Он представляет собой соедине- "" д ние через диоды двух элементов: диод- о-Щ-

йс ад.


ного элемента И и транзисторного элемен- Вход!

та НЕ (см. соответственно рис. 21.2, а и о l-

рис. 21.1). При этом элемент НЕ не имеет источника смещения £б> исходя из сделанного ранее замечания о работе кремние- р, 21 4 вых транзисторов. Кроме того, значения напряжений, соответствующих логическим О и 1, необходимо выбрать должным образом, так как при напряжении на базе, несколько меньшем 0,6 В, транзистор будет закрыт, а в режиме насыщения напряжение между эмиттером и коллектором равно 0,4 В (и выше).

Рассмотрим работу элемента. Если на все входы подано напряжение t/* (логическая 1), все диоды (Д1, Дг, Дз) будут закрыты и ток в цепи источник Еу, резистор Ry, открытые диоды Дс пройдет в базу транзистора. Вследствие падения напряжения на резисторе Ry потенциал ф1 окажется несколько ниже потенциала +£i, диод Ду будет открыт и потенциал базы фв транзистора меньше потенциала ф1 на значение падения напряжения на диодах Дс (но выше 0,6 В, так что транзистор будет находиться в режиме насьпцения). На выходе элемента НЕ установится низкое напряжение f/", соответствующее логическому 0. Если хотя бы на один вход, например Вху, будет подано напряжение f/", то соответствующий диод Цу будет открыт и потенциал Ф1 будет «17°. Ток от источника Еу будет проходить через резистор 11. Часть тока замкнется через открытый диод Д1, источник [/", источник £i, часть - через смещающие диоды Д„ резистор R2 и источник £i. Потенциал базы фв = Е/вэ будет ниже потенциала ф1 на значение падения напряжения на смещающих диодах Де- При этом элемент рассчитьшают таким образом, чтобы падение напряжения на диодах Дс было таким, чтобы фв = 1/бэ > О, но значительно меньше 0,6 В. В этом случае транзистор будет закрыт и на выходе элемента НЕ напряжение окажется равным Е > U°, т. е. получим логическую 1. Логический элемент И - НЕ транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Простейший элемент И - НЕ показан на рис. 21.5, а. Он состоит из двух частей: элемента И на многоэмиттерном транзисторе Ту и элемента НЕ на транзисторе Гг. Связь непосредственная: коллектор Ту соединен с базой транзистора Гг- Смещение в цепи базы транзистора Гг выполняет коллекторный переход Г,. Три эмиттерных перехода Ту, подключенных к входу элемента (рис. 21.5,6), выполняют функции входных диодов в схеме И на диодах.

По сравнению с ДТЛ-элементами элементы ТТЛ обладают более высоким быстродействием. Элемент выполнен по технологии интегральных микросхем, поэтому он не содержит реактивных элементов. Он работает от сигналов в виде напряжений положительной полярности.




Выход Bxodi о


Рис. 21.5

Рассмотрим принцип работы полезных элементов. Если на все входы подать напряжение U, то все эмиттерные переходы сместятся в обратном направлении. Потенциал коллектора транзистора Тг окажется близким нулю, переход база - коллектор смещен в прямом направлении за счет источника +£к- Транзистор будет в инверсном режиме, транзистор Тг - в режиме насьшдения. Коллекторный ток транзистора Ti втекает в базу транзистора Тг, оставляя последний в режиме насыщения. Таким образом, на выходе будет напряжение низкого уровня f/", т. е. логический 0.

Если на один из входов подано напряжение [7°, то потенциал базы транзистора станет выше потенциалов эмиттера и коллектора, поэтому Ti окажется в режиме насыщения и ток базы замкнется через эмиттерные переходы и не поступит в его коллектор, а следовательно, и в базу Тг. Поэтому транзистор Tj будет закрыт, а на его выходе - напряжение высокого уровня (логическая 1). Таким образом, элемент вьшолняет операцию И - НЕ, так как сигнал логического нуля на выходе может быть только тогда, когда на все входы будет подан сигнал логической единицы.

В промышленности для повышения нагрузочной способности логических элементов ДТЛ и ТТЛ используют схемы со сложным инвертором. Рассмотрим работу универсального логического элемента И - НЕ со сложным инвертором на выходе в интегральном исполнении (рис. 21.6). Операция И вьшолняется входным многоэмиттерным транзистором Т. Инвертирование фазы сигнала осуществляется сложным инвертором на транзисторах Тг, Тз, Г4, питание элемента -источником постоянного напряжения £к = 5 В. Элемент работает от входных импульсов напряжения прямоугольной формы с уровнями: f/ = 3,3 В (логическая 1), С/** = 0,1 В (логический 0).

Пусть на оба входа относительно общей заземленной шины одновременно поданы положительные импульсы напряжения = 3,3 В. В этом. случае оба эмиттерных перехода транзистора Tj закрыты, так как они имеют обратное смещение. Транзисторы Tj и находятся в режиме



насыщения. Ток проходит по цепи (рис. 21.6) +£к> ь открытый коллекторный р-и-переход транзистора Ту, эмиттерно-базовые переходы насьшденных транзисторов Tj и Т,, 0. Многоэмиттерный транзистор Ту находится в инверсном режиме включения. Так как транзистор Tj открыт и находится в насыщении, между точками А я В элемента имеется малый перепад напряжения, из которого вычитается падение напряжения на диоде Д. В силу этого транзистор Tj надежно закрыт и находится в режиме отсечки. Насыщенный транзистор Т4, представляя собой в этом режиме эквипотенциальную точку, подсоединяет узел С схемы к заземленной точке D, закорачивая тем самым сопротивление нагрузки R„. Таким образом, на выходе напряжение равно логическому нулю. Появление хотя бы на одном входе Ту импульса напряжения низкого уровня приводит к открытию соответствующего эмиттерного перехода Ту. Транзистор Ту выходит из инверсного режима, а транзисторы и Т4 закрываются, так как их базовые токи становятся равными нулю. В это время входит в насыщение транзистор Т3. Его базовый ток насьпцения протекает по цепи + £к. 2 эмиттерно-базовый переход Т3, прямо включенный диод Д, сопротивление нагрузки R„, -Е. На сопротивлении R падает напряжение иых 5= 3,3 В, что соответствует логической единице.

Логический элемент ИЛИ - НЕ п-канальной МОП-транзисторной логики (МОПТЛ). В логических схемах на полевых транзисторах используют только МОП-транзисторы с диэлектриком Si02. Основные преимущества схем на МОП-транзисторах по сравнению с другими схемами - высокая степень интеграции и повыщенная помехоустойчивость.

Рассмотрим схему ИЛИ - НЕ на МОП-транзисторе с индуцированным и-каналом (рис. 21.7). В отличие от рассмотренных ранее схем в ней вместо нагрузочного резистора Кк имеется МОП-транзистор (на схеме рис. 21.7 он обозначен Гк). Это связано с тем, чго нагрузочный резистор сильно увеличил.бы площадь схемы. Логические транзисторы Ту и Tj включены параллельно. Входное напряжение на каждом из них равно напряжению затвора: [/bxi = зиь Евх2 = Ези2 выходное напряжение равно напряжению стока: 17вьтх = си- Напряжение питания обычно выбирают в три раза большим порогового {/„ор (tnop - напряжение на затворе, при котором образуется канал). Если

Bxodl

Вход2 J

„О ~о-

о---1




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


0.0123