Лекции по схемотехнике
Шрифт:
3.3 Эмиттерно-связанная логика
Основой эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ) является быстродействующий переключатель тока (Рисунок 14,а). Он состоит из двух транзисторов, в коллекторную цепь которых включены резисторы нагрузки RК, а в цепь эмиттеров обоих транзисторов — общий резистор Rэ, по величине значительно больший Rк. На вход одного из транзисторов подаётся входной сигнал Uвх, а на вход другого — опорное напряжение Uоп. Схема симметрична, поэтому в исходном состоянии (Uвх=Uоп) и через оба транзистора протекают одинаковые токи. Через сопротивление Rэ протекает общий ток IО.
Рисунок 14
б) упрощенная принципиальная схема
При увеличении Uвх ток через транзистор VT1 увеличивается, возрастает падение напряжения на сопротивлении Rэ, транзистор VT2 подзакрывается и ток через него уменьшается. При входном напряжении, равном уровню лог «1» (Uвх=U1), транзистор VT2 закрывается и весь ток протекает через транзистор VT1. Параметры схемы и ток I0 выбираются таким образом, чтобы транзистор VT1 в открытом состоянии работал в линейном режиме на границе области насыщения.
При уменьшении Uвх до уровня лог. «0» (Uвх=U0), наоборот, транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT2 находится в линейном режиме на границе с областью насыщения.
В схеме ЭСЛ (Рисунок 14,б) параллельно транзистору VT1 включается ещё один или несколько транзисторов (в зависимости от коэффициента объединения по входу), которые составляют одно из плеч переключателя тока. К выходам ЛЭ для повышения нагрузочной способности подключены два эмиттерных повторителя VT4 и VT5.
При подаче на все входы или на один из них, например, первый, сигнала UВХ1=U1, транзистор VT1 открывается и через него протекает ток I0, а транзистор VT3 закрывается.
UВЫХ1 = U1 – UБЭ.нас = U0
UВЫХ2 = UПИТ – UБЭ.нас = U1
Таким образом, по первому выходу данная схема реализует логическую операцию ИЛИ-НЕ, а по второму — операцию ИЛИ. Нетрудно видеть, что пороговое напряжение UПОР=UОП, логический перепад U=U1– U0=UБЭ.нас и помехоустойчивость схемы U+ПОМ=U– ПОМ=0,5UБЭ.нас.
Входные токи элемента, а следовательно, и токи нагрузки ЭСЛ малы: I0ВХ0, ток I1ВХ равен базовому току транзистора, работающего на границе области насыщения, а не в области насыщения. Поэтому нагрузочная способность элемента велика и коэффициент разветвления достигает 20 и более.
Поскольку логический перепад невелик, то нестабильность напряжения источника питания существенно влияет на помехоустойчивость ЭСЛ. Для повышения помехоустойчивости в схемах ЭСЛ заземляют не отрицательный полюс источника питания, а положительный. Это делается для того, чтобы большая доля напряжения помехи падала на большом сопротивлении Rэ и только малая её доля попадала на входы схемы.
При совместном
Высокое быстродействие ЭСЛ обусловлено следующими основными факторами:
1 Открытые транзисторы не находятся в насыщении, поэтому исключается этап рассасывания неосновных носителей в базах.
2 Управление входными транзисторами осуществляется от эмиттерных повторителей предшествующих элементов, которые, имея малое выходное сопротивление, обеспечивают большой базовый ток и, следовательно, малое время открывания и закрывания входных и опорного транзисторов.
3 Малый логический перепад сокращает до минимума время перезарядки паразитных емкостей элемента.
Все эти факторы в комплексе обеспечивают малое время фронта и среза выходного напряжения элементов ЭСЛ.
Для ЭСЛ характерны следующие средние параметры: Uпит=–5В; U1=–(0,7–0,9)В; U0=–(1,5–2)В; tЗД.ср=3–7 нс; Pпот=10–20 мВт.
Перспективными считаются серии К500 и К1500, причём серия К1500 относится к числу субнаносекундных и имеет время задержки распространения менее 1 нс. (Таблица 8).
Таблица 8 Параметры основных серий ЛЭ ЭСЛ
| Параметры | Серии | |
|---|---|---|
| К500 | К1500 | |
| Входной ток I0ВХ,мА | 0,265 | 0,35 |
| Входной ток I1ВХ, мА | 0,0005 | 0,0005 |
| Выходное напряжение U0ВЫХ, В | – 1,85…-1,65 | – 1,81…-1,62 |
| Выходное напряжение U1ВЫХ, В | – 0,96…-0,81 | – 1,025…-0,88 |
| Выходное пороговое напряжение, В: | ||
| U 0 ВЫХ.пор | – 1,63 | – 1,61 |
| U 1 ВЫХ.пор | – 0,98 | – 1,035 |
| Время задержки распространения, нс | 2,9 | 1,5 |
| Допустимое напряжение помехи, В | 0,125 | 0,125 |
| Коэффициент разветвления KРАЗ | 15 | — |
| Напряжение питания, В | – 5,2; -2,0 | – 4,5; -2,0 |
| Потребляемая мощность на элемент, мВт | 8…25 | 40 |
3.4 Транзисторная логика с непосредственными связями (ТЛНС)
В схеме элемента ТЛНС сопротивление нагрузки включено в цепь соединенных коллекторов двух транзисторов (Рисунок 15,а). Входные сигналы X1 и X2 подаются на базы этих транзисторов. Если X1 и X2 одновременно равны «лог 0», то оба транзистора закрыты и на выходе схемы будет высокий потенциал Y=1. Если хотя бы на один, или на оба входа, подать высокий потенциал «лог 1», то один или оба транзистора открыты и на выходе схемы будет низкий потенциал Y=0. Таким образом, схема выполняет операцию ИЛИ-НЕ.