2.6. Принцип работы логического элемента “4и-не”

На рис. 2.8 приведена схема базового логического элемента “4И-НЕ”. Схема состоит из входной цепи (многоэмиттерного транзистора Т1, резистора R1 и диодов Д1,Д2,ДЗ,Д4), промежуточного каскада (транзистора Т2, резистора RЗ), эмиттерного повторителя (транзисто­ра Т4, резистора R4 в диода Д5), выходного инвертора (транзистор Т5) и корректирующей цепочки ( R4, R2,T3).

Принцип действия схемы заключается в осуществлении логического умножения входных сигналов высокого уровня и получения на выходе схемы операции "И-НЕ". Принцип действия заключается в следующем: при низком входном напряжении (напряжение "ЛОГ.0") переход многоэмиттерного транзистора Т1 смещён в прямом направлении. При этом, транзистор T1 находится в насыщении, транзисторы Т2 и Т5 находятся в области отсечки, а транзистор Т4 - в активной области. В этом случае на выходе микросхемы получается высокое напряжение, соответ­ствующее напряжению “лог.1^”. Когда входное напряжение нарастает до величины, равной падению напряжения на открытом диоде (переход Б-К транзистора Т1), транзистор Т2 переходит в активную область, однако транзистор Т5 продолжает оставаться в области отсечки, т.к. коэффициент усиления по напряжению транзистора Т2 в этой области равен единице. Это связано с тем, что сопротивления эмиттерного и коллекторного резисторов транзистора Т2 одинаковы.

Когда входное напряжение достигает величины, равной удвоенному падению напряжения на открытом диоде, коэффициент усиления каскада на транзисторе Т2 возрастает и транзистор Т5 включается. Последнее объясняется тем, что при переходе транзистора Т5 в активную область резко уменьшаемся сопротивление в эмиттерной цепи транзистора Т2, т.к. входное сопротивление транзистора Т5 представляет собой эмиттерную нагрузку транзистора Т2. При этом транзистора Т2, Т4, Т5 работают в активной области.

При дальнейшем увеличении входного напряжения транзистор Т5 входит в насыщение, однако транзисторы Т2 и Т4 продолжают ещё находиться в активной области.

Резистор R5 ограничивает коллекторный ток транзисторов Т4 и Т5. При этом, потенциал на эмиттере транзистора Т2 равен падению напря­жения на открытом диоде, а потенциал на его коллекторе составляет величину, равную удвоенному падению напряжения на открытом диоде ( U_эб транзисторов Т4 и U_д). Эта разность потенциалов и удерживает транзистор Т2 в активной области.

Дальнейший рост входного напряжения да значения соответствующего “лог. 1” приводит к такому снижению потенциала коллектора транзистора Т2, что начинает запираться транзистор Т4, транзисторы Т2 и Т5 переходят в область насыщения, транзистор Т4 в область отсечки. При этом на выходе микросхемы получается низкое напряжение, соответ­ствующее “лог. 0”.

Диоды Д1 - Д4 - антизвонные диоды, служащие для ограничения импульсов помехи отрицательной полярности при приёме информации с длин­ных передающих линий.

Наличие корректирующей щепочки и R4, R2, ТЗ обеспечивает выравнивание передаточной характеристики схемы и улучшение её динамических параметров.

Рис.2.8. Схема базового логического элемента “4И-НЕ”