книги из ГПНТБ / Шляпоберский В.И. Основы техники передачи дискретных сообщений

зистора Т2, и схема перейдет в состояние логического ну­

ля (L/H S^0,4 В ) .

Наличие в схеме дополнительных транзисторов Т 2 и Т3 улучшает ряд ее характеристик. Так, предварительное усиление тока базы транзистора Tik транзистором Tz обес­ печивает достаточно высокую нагрузочную способность (Л/=.10). Сравнительно высокое быстродействие схемы обеспечивается рассасыванием избыточного заряда в ба­ зе транзистора Г 2 через транзистор Tit имеющий в режи­ ме насыщения малое сопротивление; прохождение эмит-

выполнением. Например, известны промышленные образ­ цы высокоскоростных интегральных схем Д Т Л (t3cpm ж 10 не) как гибридных, так и монолитных. Рассмотрен­ ные схемы базовых элементов ДТ Л и ТТЛ имеют одина­ ковые значения параметров Un и UB, а следовательно, допускают совместную работу.

Помимо базового элемента с четырьмя входами, в си­ стемах ТТЛ применяются базовые элементы с двумя, тре­ мя и восьмью входами (рис. 2.33). В зависимости от чис­ ла входов базового элемента в одном монокристалле ин­ тегрируются: или четыре двухвходовые схемы, или три трехвходовые схемы, или две четырехвходовые схемы, или одна восьмивходовая схема. Такое многообразие схем базовых элементов значительно расширяет возмож­ ности их применения, так как позволяет более экономич­ но строить различные переключающие устройства.

В зависимости от вида корпуса, в котором распола­ гается монокристалл, интегральные твердые схемы типа

Так, интегральные твердые схемы ТТЛ, выпускаемые в пластмассовом корпусе (рис. 2 . 34с), рассчитаны на ра-

8 1

напряжения будет отпираться транзистор 7^ и запирать­ ся Т% при положительной — наоборот.

тор 7\ был открыт для прохождения через него тока /о-

Если теперь изменить полярность входного сигнала UBX=+&U, то при icv'cai^O, Ufoo = —Ас/ В ток IQ будет проходить 'через транзистор Г2 . На практике для более на­ дежного запирания транзисторов величину перепада вы-

83

щего через открытый транзистор определяется генерато­

тый транзистор работает не в насыщенном, а в линейном (активном) режиме. Благодаря этому выключение тран­ зистора не связано с рассасыванием избыточного заряда неосновных носителей в базе, вследствие чего быстродей­ ствие такого ключа более высокое, чем всех других тран­ зисторных ключей.

В качестве генератора тока /о может использоваться источник напряжения E3j величина которого во много раз превышает величину входного сигнала, подключае­

£/бэ=1±0,3 .В / 0 « 6 ч•мА, так как /0 =

Если параллельно транзистору 7\ (рис. 2.35в) под­ ключить еще несколько транзисторов, например Т\ и Т'[ (рис. 2.36), то получим схему универсального логическо­ го элемента, реализующего переключательную функцию И Л И — Н Е для отрицательных сигналов ( И — Н Е для по­ ложительных). При этом на выходе У\ получим значение

Л £ / « 0 , 3 В.

84

Однако схема логического элемента на переключате­ ле тока (рис. 2.36) не может быть использована для по­ строения переключательных цепей, так как не допускает последовательного соединения элементов. Это обусловле­ но тем, что для управления схемой входные сигналы Xi\

быть знакопеременными, а снимаемый с коллекторов вы­ ходной сигнал, хотя и равен по величине AAU, но явля­ ется однополярным (см. рис. 2.356").

Одним из способов согласования выходных и входных сигналов при каскадном соединении переключателей то­ ка является использование эмиттерпых пввторителей. Принципиальная схема такого логического элемента на

кремниевых транзисторах представлена на рис. 2.37. Па ­ раметры схемы выбраны таким образом, чтобы при по­ ступлении на всетри входа сигналов логического нуля

85

(низкого уровня) ток То проходил через открытый тран­ зистор Тг, т. е. Ее—/<>/?«-Ь£/б2. Если на один из входов поступит сигнал высокого уровня, соответствующий логи­

тока 1'0 . Транзистор Т2 будет заперт небольшим отрица­ тельным напряжением, так как Е5—I'Q R<.0. При этом величина £б имеет среднее значение между уровнями напряжения логического нуля и логической единицы.

Эмиттерные повторители, с которых снимаются вы­ ходные сигналы, кроме высокого нагрузочного коэффици­ ента, обладают формирующими свойствами и смещают уровень выходного сигнала на величину напряжения ба­ за—эмиттер, чем обеспечивается условие равенства уров­ ней входных и выходных сигналов. Транзисторы Т3 и Г 4 эмиттерных повторителей также работают в ненасыщен­ ном режиме, так как напряжения на их базах всегда бо­ лее отрицательны, чем на коллекторах, и, следовательно, коллекторно-базовый переход не оказывается смещенным в прямом направлении.

Основными преимуществами логических элементов на переключателях тока являются высокое быстродействие и более широкие логические возможности за счет получе­ ния прямого и инвертированного значений выходного сигнала.

К 'недостаткам схемы относятся незначительная вели­ чина размаха логического сигнала, что обусловливает малую абсолютную величину помехозащищенности (^52м~0>2 В ) , и большая потребляемая мощность. Од­ нако, несмотря на эти недостатки, логические элементы

Рис. 2.38. Базовый элемент интегральной твердой схемы на переключателе тока (ТЛПТ)

8(5

на переключателях тока в интегральном исполнении на­ ходят все большее применение.

На рис. 2.38 представлена схема базового элемента интегральной твердой схемы на переключателе тока. По­ добные базовые элементы являются основой систем тран­

§ 2.7. ПОСТРОЕНИЕ ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИ Х З А П О М И Н А Ю Щ И Х УСТРОЙСТВ Н А У Н И В Е Р С А Л Ь Н Ы Х Э Л Е М Е Н Т А Х

Простейшим логическим устройством, способным хра­ нить одну двоичную единицу «нфор'мации, является триггер.

Триггером называется переключающее устройство, имеющее два электрически устойчивых состояния равно­ весия и способное скачкообразно переходить из одного состояния в другое всякий раз, когда воздействующий на его вход сигнал переходит через некоторые^фиксированные пороговые уровни е4 и е2. Зависимость выходного на­ пряжения ивых триггера от входного управляющего на­ пряжения е имеет форму гнете резне ной шетли (рис. 2.39).

it

Рис. 2.39. Выходная характеристика триггера

87

равновесия триггера, которые условно будем обозначать О и 1. Точки ei и е2 — пороговые значения управляющего напряжения.

Предположим, что к моменту появления входного на­ пряжения триггер находился в состоянии 0 (рис. 2.39). До тех пор, пока значение входного напряжения е оста­ ется меньше некоторой пороговой величины в\, состояние триггера не меняется. При е ^ е , триггер скачкообразно перейдет в состояние 1. Дальнейшее увеличение входно­ го напряжения или прекращение его действия не изменит состояния триггера. Обратное срабатывание триггера, т. е. переход в состояние 0, произойдет только в том слу­ чае, если входной сигнал противоположной полярности достигнет пороговой величины <?2- Управляющее напря­ жение .может иметь форму непрерывно изменяющегося напряжения или форму импульсов.

Характеристики вида рис. 2.39, необходимые для соз­ дания триггера, могут быть получены при помощи раз­ личных приборов. Однако наибольшее распространение получили триггеры, основанные на использовании двух транзисторных усилителей, замкнутых в петлю положи­ тельной обратной связи с коэффициентом петлевого уси­ ления /Со>1- Такой триггер представляет собой устрой­ ство с двумя входами и двумя выходами; управление его

Рис. 2.40. Триггеры с раздельным запуском на универсальных элементах

торые соединены, как показано на рис. 2.40а. Если на­ пряжения, передаваемые по цепям обратной связи, рас­ сматривать как сигналы, то схема является триггером с

8?

универсальных логических элементах вида И — Н Е (рис.

произойдет только при сигнале X i = 0. Структурные фор­

переходит в состояние, при котором на выходе Yi будет высокий уровень напряжения (1), а на выходе У2 — низ­ кий (О). Такое состояние триггера условно называется «состоянием 1».

Если же управляющий сигнал действует на вход Х2, то высокий уровень напряжения будет на выходе У& а низкий — на выходе Yi. В этом случае говорят, что триг­ гер перешел (находится) в «состояние 0».

89