36. Ключ на переключателе тока.

37. Ключ на полевых транзисторах.

Ключ на транзисторе с управляющим переходом:

Ключ на транзисторе с индуцированным каналом:

38. Комплиментарный ключ.

Если бы в открытом состоянии нагрузочный транзистор был закрыт, то выходное напряжение стремилось бы к нулю и ключ не потреблял бы энергии в статическом состоянии. Это достигается в ключах на комплементарных транзисторах (см. рис. 8.8, г). Транзи стор VT2 – ключевой, а транзистор VT1 – нагрузочный. Затворы обоих транзисторов объединены и являются входом ключа. При нулевом потенциале на затворах транзистор VT2 закрыт, сопротивление его канала велико, а транзистор VT1 открыт и работает в линейной области, сопротивление его канала мало. Напряжение на выходе ключа практически равно U_ИП. При подаче на затворы напряжения, близкого к U_ИП, транзистор VT1 закрывается, а транзистор VT2 открывается. На выходе формируется уровень напряжения, близкий к потенциалу «общей точки».

39. Семейства логических элементов.

Логические элементы (ЛЭ) предназначены для реализации логических функций и являются одним из наиболее распространенных типов цифровых устройств, имеющих как самостоятельное применение, так и входящих в состав более сложных схем, выполненных на их основе, например, триггеров, регистров, счетчиков, распределителей, сумматоров, дешифраторов. Логические элементы делятся на по тенциальные, импульсные и импульсно-потенциальные.

Логические элементы по режиму работы подразделяются на статические и динамические. Статические ЛЭ могут работать как в статическом, так и в динамическом (импульсном) режимах. Статические элементы наиболее широко используются в современных микросхемах. Динамические ЛЭ могут работать только в импульсном режиме.

Логические элементы классифицируют также по типу применяемых транзисторов. Наибольшее распространение получили ЛЭ на биполярных и МДП-транзисторах. Кроме того, интенсивно разрабатываются ЛЭ на арсенид-галлиевых полевых транзисторах с управляющим переходом металл–полупроводник (МЕП-транзисторах) и гетероструктурных полевых транзисторах с управляющим переходом металл–полупроводник (ГМЕП-транзистор). Для каждого из перечисленных типов ЛЭ существует большое число их схемо-технических и конструктивно-технологических разновидностей. Например, к биполярным ЛЭ относятся элементы ТТЛ, эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ), интегральной инжекционной логики и др.

40. Ттл, ттлш –логика.

Характерной особенностью элементов ТТЛ является высокая помехоустойчивость, большое быстродействие, высокая нагрузочная способность, малая потребляемая мощ-ность, высокая надежность, малая стоимость.

Принципиальная электрическая схема, условное обозначение и времен-ные диаграммы базового логического элемента ТТЛ, выполняющего операцию И-НЕ (элемент Шеффера), приведены на рис. 9.1.

Схема базового элемента ТТЛ состоит из двух частей. Входная часть реа-лизует логическую функцию И с помощью МЭТ VT1 и резистора R1. Выходная цепь реализует функцию НЕ и содержит сложный инвертор на транзисторах VT2…VT4. Сложный инвертор включает простой инвертор (VT2, R2) и эмит-терный повторитель (VT3) с динамической нагрузкой (VT4), которая управля-ется эмиттерным током транзистора VT2. Простой инвертор в этой схеме (VT2) является каскадом с расщеплением фазы, поскольку напряжения на коллекторе и эмиттере VT2 изменяются в противофазе. Если транзистор VT2 открыт, то через него протекает большой эмиттерный ток, который задает базовый ток транзистора VT4. Транзистор VT4 открывается и переходит в режим насыще-ния, а транзистор VT3 закрывается низким коллекторным потенциалом транзи-стора VT2. Выходное напряжение близко к нулю. Если транзистор VT2 закрыт, то транзистор VT3 открыт, поскольку потенциал базы транзистора VT3 близок к U_ИП, а транзистор VT4 закрыт, т.к. напряжение на его базе близко к 0. Вы-ходное напряжение имеет высокий уровень и соответствует логической едини-це. При запирании транзистора VT4 ток рассасывания избыточных носителей из базы транзистора VT4 протекает через резистор R3 на землю. Резистор R4 ограничивает ток выходного каскада во время перехода схемы из открытого со-стояния в закрытое, когда транзистор VT3 уже открылся, а транзистор VT4 на-ходится в режиме насыщения. Диод VD обеспечивает надежное запирание транзистора VT3, когда МЭТ VT1 насыщен.

Рис. 9.1

В ТТЛШ используются транзисторы Шоттки, в которых барьер Шоттки не позволяет транзистору войти в режим насыщения в результате чего диффузионная ёмкость мала и задержки переключения малы, а быстродействие высокое.

ТТЛШ-логика отличается от ТТЛ наличием диодов Шоттки в цепях база — коллектор, что исключает насыщение транзистора, а также наличием демпфирующих диодов Шоттки на входах (редко на выходах) для подавления импульсных помех, образующихся из-за отражений в длинных линиях связи (длинной считается линия, время распространения сигнала в которой больше длительности его фронта, для самых быстрых ТТЛШ микросхем линия становится длинной начиная с длины в несколько сантиметров).

Базовый логический элемент ТТЛШ. В качестве базового элемента серии микросхем К555 использован элемент И-НЕ. На рис. 3.29,а изображена схема этого элемента, а условное графическое обозначение транзистора Шоттки приведено на рис. 3.29,6. Такой транзистор эквивалентен рассмотренной выше паре из обычного транзистора и диода Шоттки. Транзистор VT4 — обычный биполярный транзистор.