4.2.3 Ттлш элементтері

ТТЛ элементтерінің әсерін тездету мақсатында ТТЛШ элементтерінде Шотка транзисторлары қолданылады, ол қарапайым транзистор және база мен транзистордың коллекторы арасында қосылған Шотка диодының қосылысынан тұрады. Шотка диодындағы кернеудің азаюы қарапайым p-n-ауысымына қарағанда ашық жағдайда аз болғандықтан, кіріс тогының айтарлықтай бөлігі диол арқылы өтіп, ал аз бөлігі базаға енеді. Сондықтан транзисторлар терең байытылу режиміне кірмейді.

Сәйкесінше , коллекторлы ауысым арқылы инжекциялар үшін базада тасымалдаушылардң жинақталуы орын алмайды.

Шотка диодтары бар ТТЛ элементтеріндегі белгі таралуының орташа уақыты ТТЛ-дің қарапайым элементтеріне қарағанда 2 есе аз. ТТЛШ-ны кемшілігі ретінде ТТЛдің ұқсас элементтеріне қарағанда кедергіге қарсы тұра алу қасиетінің төмендігі жатады.

4.2.4 Үш шығыс жағдайы бар ТТЛ элементтері – қосымша кірісі бар V (сурет 13,а). Беріліс кезінде кернеу кірісіндегі U⁰ транзистор VT5 ашық және байытылған болады, ал транзисторлар VT6 және VT7 жабық және сондықтан да логикалық элементтің жұмысына әсер етпейді. Ақпараттық кірістегі белгілердің комбинациясына байланысты ЛЭ-де «лог.0» және «лог.1» деңгейіндегі белгілер болуы мүмкін.

13,б суретте бұл элементтің УГО-сы көрсетілген. ∇ белгісі кірістегі үш жағдайды көрсетеді. E_{∇ «} Үшінші жағдайдың рұқсаты» белгісі ЛЭ-нің =0 үшінші жағдайға ауысатындығын көрсетеді.

Сурет 13 үш шығыс жағдайы бар ЖӘНЕ-ЕМЕС логикалық элементі а) және оның УГО-сы б) .

Кесте 7-де ЛЭ ТТЛ кейбір топтамаларының параметрлері келтірілген.

Кесте 7 ЛЭ ТТЛ кейбір топтамаларының параметрлері

ПАРАМЕТРЛЕР	ТОПТАМАЛАР
	Әмбебап	Жылдам әсер етуші			Микроқуатты
	133, 155	К531	КР1531	К555		Кр1533
Кіріс ток I0ВХ, мА	-1,6	-2,0	-0,6	-0,36		-0,2
Кіріс ток I1ВХ, мА	0,04	0,05	0,02	0,02		0,02
Шығыс кернеу U0ВЫХ, В	0,4	0,5	0,5	0,5		0,4
Шығыс кернеу U1ВЫХ, В	2,4	2,7	2,7	2,7		2,5
Шығыс бойынша тарату коэффициенті KРАЗ	10	10	10	20		20
Кіріс бойынша біріктіру коэффициенті KОБ	8	10	—	20		—
Белгінің таралу уақыты tЗАД.ср	19	4,8	3,8	20		20
Тұтынылатын ток, мА:
I0ПОТ ( U0ВЫХ кезінде)	22	36	10,2	4,4		3
I1ПОТ ( U1ВЫХ кезінде)	8	16	2,8	1,6		0,85
Кедергінің рұқсат етілетін кернеуі, В	0,4	0,3	0,3	0,3		0,4
Қуат кернеуі, В	5	5	5	5		5
Шығыс токтары, мА:
I0ВЫХ	16	20	20	8		4
I1ВЫХ	-0,4	-1	-1	-0,4		-0,4
Элементке шаққандағы орташа тұтынылатын қуаттылық, мВт	10	19	4	2		1,2

5. Эмиттерлі-байланысқан логика. Тікелей байланысы бар транзисторлы логика (тббтл)

Эмиттерлі-байланысқан логиканың негізі болып жылдам әсер етуші ток ауыстырғыш жатады (сурет 14,а). Ол екі транзисторлардан тұрады, мұндағы коллекторлы шынжырға R_К жүктемесінің резисторлары кіреді, ал екі транзистордың да эмиттер шынжырына жалпы резистор Rэ кіреді.

Сурет 14. Эмиттерлі-байланысқан логика: а) токты ауыстырғыш; б) қарапайым принципиалды сызба

U_вх артқан кезде ток транзистор арқылы көбейеді. Кернеу артады, транзистор VT2 жабылады және ол арқылы ток та азаяды. U_вх лог «0» деңгейіне дейін азайған кезде керісінше транзистор VT1 жабық, ал транзистор VT2 байыту аймағымен шекаралас жерде сызықтық режимде болады.

ЭБЛ сызбасында (сурет 14,б) транзисторға VT1 параллельді түрде тағы бір немес бірнеше транзисторлар қосылады.

U_ВЫХ1 = U¹ – U_БЭ.нас = U⁰

U_ВЫХ2 = U_ПИТ – U_БЭ.нас = U¹

Осылайша, бірінші шығыс бойынша берілген сызба НЕМЕСЕ-НЕ логикалық операциясын, ал екіншісі бойынша НЕМЕСЕ операциясын жүзеге асырады. Шекті кернеу U_ПОР=U_ОП, логикалық ауысым ΔU=U¹-U⁰=U_БЭ.нас және сызбаның кедергіге қарсы тұра алу қасиеті U⁺_ПОМ=U^-_ПОМ=0,5U_БЭ.нас екендігі белгілі.

6. Интегралды инжекциялық логика. МТЖ (металл-тотық-жартылай өткізгіш) транзисторлардағы логикалық элементтер. Динамикалық жүктемесі бар кілттердегі логикалық элементтер. Комплементарлы кілттердегі логикалық элементтер.

Интегралды инжекторлы логика (И²Л) элементтерінің дискретті сызба техникасында дәл осындай ұқсас элементі жоқ және ол тек қана интегралды түрде жүзеге асырылуы мүмкін (сурет 16а). И²Л элементтері екі транзисторлардан құралады: көлденең орналасқан p-n-p-транзистор инжектордың ролін орындайды, ал тігінен орналасқан n-p-n-транзистор инвертор режимінде жұмыс жасайды. N-типті жалпы аймағы p-n-p-транзисторының базасы ретінде де, сондай-ақ n-p-n-транзисторының эмиттеры болып та қызмет етеді және «жерге қосылған» нүктеге жалғанады. p-n-p-транзисторының коллекторы мен n-p-n-транзисторының базасы да жалпы аймаққа жатады. Эквиваленттік сызба 16 б суретінде келтірілген.

Сурет 16 Инжекциялық қуаттануы бар транзистор: а – құрылымдық сызба; б – эквиваленттік сызба; в – ток генераторы бар эквивалентті сызба.

Инжектордағы эмиттер-базаның байланысына U_ҚУАТ қуат көзінің кернеуі беріледі. Қуат көзінің минималды кернеуі эмиттерлік ауысымға кернеудің төмендеуімен анықталады: U_КЭ.нас=0,7 В. Алайда, I⁰ эмиттер тогын тұрақтандыру үшін қуат көзімен қатар R резисторы да қосылады және қуаттау көзінің кернеуі алынады U_ҚУАТ =1…1,2 В. Бұл ретте p-n-ауысым эмиттер-база VT1 ашық және коллекторлы ауысымда тесік диффузиясы орын алады. Коллекторға жылжу шамасына қарай тесіктердің бір бөлігін электрондармен бірге қайта құрамдастырады, бірақ олардың айтарлықтай бөлігі коллекторлы ауысымға жетіп, одан өте бере инвентордың р-базасына (транзистор VT2) жетеді. Бұл диффузия үдерісі, яғни база тесіктердің инжекциясы кіру әсеріне қарамастан тұрақты түрде жүріп отырады.

Егер базадағы кернеу VT2 U_вх=U⁰, ал бұл S кілтінің тұйық жағдайына сәйкес, онда инвертордың р-базасына кіретін тесіктер қуаттау көзінің теріс полюсіне қарай кедергісіз жинақталады. Транзистор VT2-нің коллектор байланысына ток енбейді және ол коллекторлы байланыс VT2-нің ажыратылған жағдайына бара-бар болып саналады. Шығушы байланыстың мұндай жағдайы лог. «1» кернеуіне сәйкес келеді.

U_вх=U¹ кезде (S кілті ажыратылған) инвертордың р-базасындағы тесіктер жинақталады. Базаның әлеуеті арта бастайды және сәйкесінше ауысымдар ашылмайынша ауысым VT2-гі кернеу де түсе береді. Ол жағдайда транзистор VT2-нің коллекторлы байланысында ток жүретін болады және эмиттер мен инвертор коллекторының арасындағы әлеуеттың әртүрлілігі нөлге жақындайдығ яғни бұл транзистор байланыстың қысқа тұйықталған аумағын танытатын болады, және бұл жағдай лог. «0» деңгейіне сәйкес келетін болады. Осылайша, жоғарыда қарастырылған элемент кілттің ролін атқарады.

Жалпы базамен сызбаға қосылған транзистордың коллекторлы тогы кең көлемде коллектордағы кернеудің өзгерісіне тәуелді болмайды. Транзистор VT1 жалпы базасы бар сызбаға қосылды. Биполярлы транзистор жұмысының теориясынан эмиттердің тұрақты тогы кезінде алынған оның сипаттамасы көлденеңге дерлік екендігі белгілі, яғни коллектордың тогы коллектордағы кернеуге тәуелді болмайды. Сондықтан ол токтың баламалы генераторымен ауыстырылуы мүмкін. Токтың эквивалентті генераторы туралы теоремаға сәйкес, тұрақты кернеу кезінде токты көбейту немесе қуат көзінен ажырату бұл генератордың ток мөлшеріне әсер етпейді. Осыған сәйкес, инжекциялық қуаттылығы бар транзистордың сызбасы сурет 16 в келтірілген қарапайым эквивалентті сызбаны танытады.

Егер U_вх=U¹ , онда I⁰ тогы ток генераторынан VT2 базасын аша отырып ағылатын болады. Бұл ретте U_вх=U⁰. Егер U_вх=U⁰, онда I⁰ тогы жерге тұйықталады, транзистор VT2 жабық және U_вых=U¹.

I⁰ инжекция тогының күші көп емес (10 нА…100 мкА), сондықтан транзистор белсенді режимде жұмыс жасайды. Белгіні тарату кедергісінің орташа уақыты тек инвертор базасындағы артық зарядтарды жұту үдерісінің ұзақтығымен және паразитті сыйымдылықты қайта қуаттау уақытымен ғана анықталады, сондықтан кілт жылдам қызмет етуші болып саналады. Кілт қызметінің жылдамдығы инжекция тогын арттырған кезде көбейе түседі.

Сурет 17 Интегралды инжекторлы логика (И²Л): НЕМЕСЕ-ЕМЕС элементінің сызбасы а) және логикалық ЖӘНЕ функциясын жүзеге асыру б).

Көп коллекторлы транзисторды қолдану жалпы коллекторлы ток VT2-ні бір ұқсас элементке кіруді басқару үшін жеткілікті болатын бірнеше бірдей үлестерге бөлуге мүмкіндік береді. Осыған орай, сурет 17,а көрсетілген НЕМЕСЕ-ЕМЕС логикалық элементінің қарапайым сызбасын қолдану мүмкін болып саналады. Бұл сызба НСТЛ (сурет 15, а қара) элементтерінің сызбасына ұқсас. НЕМЕСЕ-ЕМЕС НСТЛ элементтерінің сызбасына қарағанда НЕМЕСЕ-ЕМЕС И²Л элементінде тіпті біріктілірген коллекторлар байланысындағы резистор да талап етілмейді, себебі коллекторлы байланыс ток генераторынан келесі каскадқа ие болады.

Сурет 17,б-да ЖӘНЕ логикалық функциясын жүзеге асыратын сызба келтірілген. Екі кіреберіске (Х1 және Х2) лог. «0» белгісінің берілуі кезінде инверторлардың біріктірілген коллекторларында (VT3 және VT4) лог. «1» белгісі болады. Бір кіреберіске немесе екеуіне де бір уақытта лог. «1» белгісі берілетін болса, онда сызбаның шығысында лог. «0» аламыз, бұл ЖӘНЕ логикалық операциясының орындалуына сай болып келеді.

И²Л элементтері аз орын алады, қуаттылық пен ауысым энергиясын болмашы ғана тұтынады. Оларға келесідей параметрлер тән: U_ПИТ=1 В; t_зад.ср=10…100 нс; K_раз=3,5; K_об=1.