- •Гусев б. С. Цифровая схемотехника эвм. Конспект лекций.
- •Содержание
- •Введение.
- •Параметры интегральных схем
- •Обозначения на микросхемах.
- •Полупроводниковые диоды.
- •Методика расчета диодных схем.
- •Диодные логические элементы.
- •Расчет диодного элемента с нагрузкой .
- •Динамика диодного элемента .
- •Диодные логические элементы “или” логики высокого уровня.
- •Двухступенчатые диодные элементы.
- •Динамика двухступенчатых элементов .
- •Полупроводниковые транзисторы.
- •Биполярные транзисторы
- •Схемы замещения транзисторов. Модель Эберса-Молла.
- •Динамика транзисторного ключа.
- •Инвертор.
- •Расчет инвертора.
- •Определение порогового напряжения переключения транзистора.
- •Расчет коэффициента разветвления.
- •Цепочка фиксации.
- •Организация базовой цепи инвертора. Оптимальная фома базового тока.
- •Нелинейная отрицательная обратная связь (ноос).
- •Система элементов резистивно транзисторной логики (ртл).
- •Синтез инвертора.
- •Элементы диодно-транзисторной логики с переключением напряжения (дтл пн).
- •Элементы дтл с переключением тока (дтл пт).
- •Расчет элементов дтл пн.
- •Расчет элементов дтл пт.
- •Элемент дтл пт со сложным инвектором.
- •Элементы ттл. Ттл с простым инвертором .
- •Ттл со сложным инвертором.
- •Расчет коэффициента рзветвления.
- •Характеристики элементов ттл
- •1 Uвх uвых . Передаточная характеристика.
- •Входная характеристика.
- •3. Выходная характеристика.
- •Модификации элементов ттл. Использование схемы Дарлингтона.
- •Элементы ттлш. (c диодом Шоттки).
- •Современные серии ттл.
- •Элементы ттл с открытым коллектором
- •Подключение индикации.
- •Организация монтажной логики
- •Расчет резисторов для организации монтажной логики.
- •Логические элементы с тремя состояниями.
- •Реализация логических функций на базе элементов ттл. Элементы и-не с помощью многоэмиттерного исполнения транзисторов vt1.
- •Характеристики серийных элементов ттл
- •Схемы замещения элементов ттл для серии к155. Схемы замещения со стороны входа
- •Элементы эмиттерно-связанной логики (эсл).
- •Характеристики элементов эсл
- •Реализация логических функций на базе эсл
- •Расчет элемента эсл.
- •1. Выбор высоких и низких уровней напряжения
- •3. Выбор источников напряжений
- •6. Расчет нагрузочных сопротивлений.
- •Элементы инжекционной логики (и 2л)
- •Расчет нагрузочной способности
- •Реализация логических функций на базе.И2л Элементы и2л с многоколлекторным транзистором Использование диодов Шоттки в элементах и2л.
- •Схемы с непосредственной связью
- •Расчет нагрузочной способности
- •Реализация Логических Функций
- •Логические элементы на моп-транзисторах.
- •Реализация логических функций на моп транзисторах Инвертор.
- •Характеристики логических элементов на моп транзисторах
- •Реализация логических функций на базе элементов на моп транзисторах.
- •Логические элементы на кмоп транзисторах
- •Реализация логических функций на кмоп элементах
- •Элемент 2и-не
- •Элемент с тремя состояниями
- •Практическое использование кмоп элементов
- •Защитная цепочка кмоп элементов
- •Двунаправленный ключ на базе кмоп-элементов.
- •Монтажная логика на элементах кмоп
- •Практическое использование элементов ттл
- •Использование свободных элементов в микросхемах.
- •Совместное использование различных серии ттл
- •Перспективные системы элементов
- •Новые элементы эсл
- •Заключение.
Элементы дтл с переключением тока (дтл пт).
Если UХ выше UПОРОГА , то VD закрыт, а VDC открыт и весь ток от источника E& поступает в цепь диода VDС
Выполним рассчет схемы.
Найдем UПОРОГА. Пусть на входе НУ, тогда VD открыт и напряжение в точке
UБ=UX,H+UVD;
Для того чтобы диод VDC был закрыт напряжение в точке Б должно быть меньше 0,3 В.
UX,H+UVD < 0,3 B;
UX,H < -0,4 B;
На входе ВУ. В этом случае VD закрыт, а VDС открыт. Напряжение в точке Б: UБ = UД2 = 0,7 В
UБ - UK < 0,3 B
UVD - UX,B < 0,3 В
UX,B > 0,4 В
Из вышесказанного можно сделать вывод
Недостатком схемы является то что для ее управления необходимы различные входные напряжения. Для этого в цепи VDС стоит несколько диодов.
UПОР = UБЭ+n*UС - UVD=n*U=n*0,7
где n ‑ количество диодов в цепи VDC.
Если на входе НУ, диод VD открыт, диоды смещения закрыты, транзистор закрыт цепочкой смещения, напряжение на выходе определяется так, как и у инвертора.
Если на входе ВУ, VD закрыт, диоды смещения открыты, ток от источника E& поступает в базу транзистора через диоды смещения. Резисторы R& и RС должны быть расчитаны таким образом, чтобы транзистор был в насыщении. В этом случае напряжение на выходе будет соответствовать НУ и определяется как у инвертора.
Расчет коэффициента разветвления.
Выполняется так же как и ДТЛ ПН. При перегрузке схемы транзистор источник сгорает.
Различают два вида расчетов схемы:
1) анализ схемы ‑ по известным номиналам определяют параметры схемы (токи, напряжения, коэффициент разветвления UП и т.д.).
2) синтез схемы ‑ по заданным параметрам схемы выполняют расчет питающих напряжений, резисторов, емкостей.
При синтезе в качестве исходных данных выступают характеристики схемы: коэффициент разветвления, быстродействие, количество входов, помехоустойчивость, рассеиваемую мощность, количество источников питания.
Расчет элементов дтл пн.
Начало как в инверторе. Для RК IКНАС 20% Iк доп. Отсюда находим Rк. Чем меньше величина процентов, тем лучше коэффициент разветвления.
Рассмотрим режим А работы диода.
При подаче ВУ на вход схемы входные диоды закрыты и насыщение транзистора обеспечивает два резистора ‑ Rб и RС.
((Е& - Uбэ)/(Rб + R&)) - IRC Iбн.
Выбор Е& зависит от необходимого режима работы:
а) если нужен режим Б, то ЕК=Е&;
б) если UА < UХ,В, то в этом случае диоды будут работать в режиме А.
Рассмотрим режим Б работы диода:
При подаче ВУ диоды открыты, следовательно
UА=UХ,В + UД; ((UА - UБЭ)/RБ) - IRс IБ,Н.
IВХ=IR& - IRб IД ДОП или IВЫХ ДОП (источника).
Когда на входе НУ аналогично справедливы следующие соотношения:
UА=UХ,В + UД;
IВХ=IR& - IRб IД ДОП или IВЫХ ДОП (источника);
IRс - Irб > Iкт; UБ < 0;
Расчет элементов дтл пт.
Рассчитывается практически так, как и ДТЛ ПН. Входные диоды работают в режиме А, сопротивление R& обеспечивает насыщение.
Элемент дтл пт со сложным инвектором.
Принцип работы.
Если на вход подать НУ, то VD1 и VD2 будут открыты. Они реализуют функцию “И”. Остальная часть схемы представляет собой инвертор.
Диоды открыты и весь ток от цепочки ER1 поступает в цепь диодов VD1 VD2. Диод VDC при этом закрыт, то есть нет тока базы IБ VT2, следовательно, VT2 закрыт. IЭ VT2 = 0, следовательно, отсутствует IБ VT4, то есть VT4 закрыт. Ток от цепочки ER2 поступает в базу VT3 и тот открывается. На выходе ВУ.
Для обеспечения быстрого выключения VT2 вводят сопротивление стока RC через который протекает выключающий ток.
Режим работы VT 3
Когда на входе НУ VT3 может работать как в линейном режиме так и в насыщении. Конкретно, режим работы определяется IН. Если IН невелик, до 1 мА, то VT3 в линейном режиме иначе ‑ в насыщении. Схема реализует функцию 2И-НЕ в логике высокого уровня.
