ПОВЫШЕНИЕ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ТТЛ
Для повышения быстродействия (относительно средней частоты переключения элементов ТТЛ серии К155 - 10...15 МГц) номиналы всех резисторов базового логического элемента можно уменьшить в 3 раза. При этом время задержки распространения сигнала уменьшится примерно в
3 раза (за счет ускорения перезарядки паразитных конденсаторов большими токами), а максимальная рабочая частота увеличится в 3 раза. Такое повышение быстро- действия будет сопровождаться пропорциональным увеличе- нием потребляемой мощности (элементы ТТЛ серии К131).
Для логических элементов, работающих на сравнительно низкой частоте (до 3 МГц) выпускают элементы ТТЛ (серии К134, К158) с увеличенными примерно в 3 раза номиналами резисторов, т.е. с потребляемой мощностью в 3 раза меньшей.
Значительное повышение быстродействия без увеличения потребляемой мощности достигается заменой обычных транзисторов в базовом логическом элементе ТТЛ на транзисторы с диодами ШОТКИ. Повышение быстродействия достигается за счет работы всех транзисторов сложного инвертора без насыщения. При сопоставимых величинах потребляемой мощности (с элементами ТТЛ серии К155) максимальная рабочая частота элементов ТТЛШ увеличивается примерно в 5 раз (серия ТТЛШ - К531).
При максимальной рабочей частоте 20 МГц элементы
ТТЛШ (серии К555, К533) имеют примерно в 5 раз меньшую
потребляемую мощность, чем аналогичный по быстродействию базовый элемент ТТЛ серии К155.
К недостаткам элементов ТТЛШ можно отнести повышенное выходное напряжение логического нуля (U0вых=0,4..0,6 В) и, как следствие, уменьшенный на 0,2 В запас помехоустойчивости.
VT1′ |
R1 |
R2 |
|
||
X1 |
|
VT3 |
VD′ |
|
|
|
|
VD″
X2 
VT1″
R3
|
|
+Ек |
R4 |
|
R8 |
|
|
|
|
VT6 |
|
VT4 |
|
VT7 |
R7 |
Y |
|
|
|
|
R5 |
R6 |
VT8 |
|
||
|
VT5 |
|
VT2′ VT2″
Схема базового элемента ТТЛШ серии К1533. Микросхемы изготавливаются по усовершен- ствованной эпитаксиально-планарной технологии с диодами ШОТКИ и оксидной изоляцией элементов.
Основные особенности схемы:
все транзисторы и диоды выполнены с барьером
Шотки;
на входе вместо МЭТ применяются эмиттерные повторители на транзисторах p-n-p (VT1', VT1") для
уменьшения входных токов логического нуля и логической единицы;
диоды Шотки VD', VD" введены для уменьшения времени закрывания сложного инвертора VT4...VT8;
транзисторы VT2', VT2" в диодном включении защищают входы ИС от выбросов отрицательного напряжения;
транзистор VT5 и резисторы R5, R6 образуют схему термокомпенсации, стабилизируя параметры ИС в широком диапазоне рабочих температур.
Вопросы для экспресс-контроля
• 1. На каких активных элементах может быть реализованы логические ключи?
•2. Назовите 4 режима работы биполярного транзистора и состояния переходов в каждом из этих режимов.
•3. Почему работа биполярного транзистора с насыщением приводит к уменьшению быстро- действия электронных ключей?
•4. Назовите методы повышения быстродействия
электронных ключей на биполярных транзисторах.
Вопросы для экспресс-контроля
•5. Назовите основные законы АЛГЕБРЫ ЛОГИ- КИ.
•6. Что такое функционально полная система
логических элементов? Приведите примеры функционально полных систем.
ЛЕКЦИЯ ОКОНЧЕНА
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ