Схемы замещения элементов ттл для серии к155. Схемы замещения со стороны входа

Пусть на входе - НУ, тогда VT₁ открыт, переход БЭ - открыт, I_Э=I_Б для VT₁.

Схема замещения следующая:

На входе ВУ; переход база-эмиттер транзистора VT₁ закрыт. Транзистор VT₂ находится в инверсном режиме.

I_ВХ=_ИНВ+I_R1

I_ВХ  40 мкА для К155

Схема замещения со стороны выхода

Выход = НУ; Цепь VT₃ закрыта, диод закрыт. VT₄- в насыщении.

Схема замещения:

На выходе - ВУ:

1) VT₃ находится в линейном режиме.

2) VT₃ находится в насыщении.

Так как в обоих режимах выходное сопротивление мало, необходимо учитывать выходное сопротивление открытого диода и открытого перехода база-эмиттер. В результате схемы получатся следующими:

Элементы эмиттерно-связанной логики (эсл).

Принципы работы схемы:

Если U_ВХ выше порогового, то VT₁ открыт и работает в линейном режиме. VT₂ должен быть при этом закрыт. Весь ток от источника E_Э поступает в цепь VT₁. В результате через R₁ протекает ток, который вызывает появление ВУ на выходе. Ток в цепи R₂ отсутствует и напряжение U_Y2 = ВУ. Если напряжение на входе меньше порогового, VT₁ закрыт, VT₂ - открыт и работает в линейном режиме. Напряжение на U_Y1 - ВУ, а на U_Y2 - НУ. На выходе U_Y1 - выходной сигнал инверсного уровня, а на U_Y2 - повторение уровня. Поэтому этот элемент является одновременно и повторителем и инвертором.

Определим пороговое напряжение U_X, при котором схема будет правильно работать.

1. Пусть на входе ВУ (U_X>U_П).

VT1 открыт.

VT₂ должен быть закрыт. _Б - _К < 0,5В - для кремниевого транзистора

U_X > E₀ + 0,2;

б) Пусть на входе НУ (U_X <U_П).

VT₁ - закрыт.

Пороговое напряжение находится в окрестности E₀.

Промежуток E₀-0,2E₀+0,2 является нерабочей областью. Источник E₀ - это источник опорного напряжение.

Недостаток схемы - 3 источника питания E₀, E₁ и E_Э. Наличие E₁ приводит к тому, что любое изменение E₁ вызывает аналогичные изменения выходного уровня напряжения. В связи с этим выводы сопротивлений R₁ и R₂ подключаются к общему выводу, а напряжение Е₀ вырабатывается с помощью общего источника опорного напряжения, который питается от E_Э.

Таким образом, в схеме только E₂;

Расчет схемы:

a) Пусть на входе ВУ (более положительный, чем E₀).

VT₁ открыт.

;

;

VT₂ закрыт.

R₂0;

Рабочий режим транзисторов в элементах ЭСЛ - линейный режим

для холостого хода

Для того, чтобы VT₁ был в линейном режиме, необходимо,

чтобы , иначе он уйдет в насыщение

б) Пусть на входе ВУ (более отрицательный, чем E₀).

VT₁ закрыт.

;

; U_Y0;

;

Для работы транзистора в линейном режиме необходимо, чтобы:

;

Должно быть:

; ;

;

Подобные элементы работают на отрицательных напряжениях,

а с p-n-p транзисторами - на положительных.

Схема источника опорного напряжения.

Используется для выработки опорного напряжения. Диоды всегда открыты и нужны для термокомпенсации, что обеспечивает постоянство опорного напряжения при изменении температуры.

Недостаток схемы ‑ трудность согласования элементов по амплитуде выходного сигнала. Как правило, попытка согласования приводит к введению транзистора в насыщение. Для облегчения согласования, на выход элемента подключаются эмиттерные повторители.

VT₃ и VT₄ - эмиттерные повторители, которые всегда открыты и работают в линейном режиме. Они обеспечивают смещение выходного уровня на 0,7 В в отрицательную область (в результате облегчается задача согласования элементов по напряжению) и увеличивают нагрузочную способность элемента.

Рассмотрим расчет нагрузочной способности:

С увеличением количества нагрузок увеличивается ток эмиттера в эмиттерном повторителе. Увеличивается ток базы I_Б, но это увеличение в  раз меньше увеличения тока эмиттера I_Э. Увеличение тока базы приводит к увеличению падения напряжения на R₁ или R₂. Происходит понижение ВУ выходного напряжения. Таким образом, исходное неравенство для расширения нагрузочной способности является .