34. Логические элементы (классификация, параметры, ртл, ттл, ттлш)

- элементы схем, выполняющие логические функции.

1. «И» 2. «Или» 3. «Не» 4. «и их комбинации»

Основными типами логических элементов являются:

1. РТЛ – резистор – транзисторная логика

2. ДТЛ - диодно-транзисторная логика

3. ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика

4. ТТЛШ - транзисторно-транзисторная логика с диодом Шоттки

5. ЭСЛ – эмиторно-связаная логика

6. КМОП – комплементарная логика на МОП транзисторах.

Резистор-транзисторная логика:

Х1	Х2	Х3	Х4
0	0	1	0
0	1	1	0
0	0	0	1
1	1	1	0
.	.	.	.
.	.	.	.

Базовый элемент: Схема «или»

Rk

+ Ek

-

R1

R2

R3

НК

A

R4

Если хотя бы на одном из входов имеется высокий

логический уровень, в А появится напряжение

ЭК U ῀R1/R2 ≥ 0,7 В. Если на все три входа

3 или - не логический уровень 0, то U на А тоже 0. У = 1.

Главная особенность схемы: использование насыщенного ключа низкого быстродействия.

2.ТТЛ и ТТЛШ

Базовый элемент: мощный выходной каскад (для увеличения нагружающей способности); если на одном из входов низкий уровень , то транзистор T1 открыт, на коллекторе уменьшается уровень и это приводит к закрытию транзистора Т2. Для закрытого Т2 потенциал на коллекторе возрастает до напряжения питания, Uэ = 0 Т3 – открывается, Т4 - закрывается. На все три входа - высокий уровень, Т1 - закрыт, на его коллекторе высокий уровень и Т2 - открывается. Uк2 = Uэ1 = Ек\(R2+R3)*R3=0,7 – достаточно для отключения Т4. Если бы не было D3, то за Т4 открылся бы и Т3. Параметры ТТЛ недостаточно высоки поэтому испоьзуют ТТЛШ ( Шотки) – вместо одиночного транзистора ключ линейной обратной связи.

35. КМОП, ЭСЛ – эмитерно-связанная логика.

1.ЭСЛ.

Большая нагружающая способность (увеличение коэффициента разделения по выходу). Если хотя бы на один из выходов поступает высокий уровень U, то транзистор Т1, Т2 или Т3 открывается, и ток от источника тока протекает через открытый Т1, Т4 находящийся на пороге открывания Обэ4 =Uпор = 0,4 , но остается закрытым на коллекторе Т1уменьшается уровень, а на Т4 уровень увеличивается. Если на все 3 входа понизить логические уровни, транзисторы Т1 и Т3 – закрытые и ток будет проходить через Т4. Выходной логический уровень поменяется на противоположный.

3 или \ 3 или – не

Достоинства: те же, что и включ. – выключ. Тока

Высокое быстродействие

Быстродействие fраб.эл. = f бт = 6-8 ГГц

Недостатки:

Большая мощность потребляемая источником питания, пониженная помехоустойчивость.

КМОП – комплементарная логика на МОП транзисторах. Базовый элемент - комплементарный ключ. ( функция инверсии).

Uвых

Ec

Uo

Uвх

Uпор1 Uпор2 Если напpяжение на хотя бы одном из входов pавно нулю, хотя бы один из тpанзистоpов VT3 и VT4 откpыт, а хотя бы один из тpанзистоpов VT1 и VT2 закpыт, на выходе высокое напpяжение. Если же напpяжение на обоих входах высокое (pавно напpяжению питания), VT3 и VT4 закpыты, а VT1 и VT2 откpыты, напpяжение на выходе pавно нулю. Для любой комбинации наpяжений на входах потpебляемый ток элемента опpеделяется только утечками закpытых элементов и очень мал. Аналогично может быть постpоен логический элемент И-HЕ с бОльшим числом входов (если подключить еще P-МОП тpанзистоpы впаpаллель с VT3 и VT4, а N-МОП - последвательно с VT1 и VT2). Если же VT3 и VT4 включить апоследовательно, а VT1 и VT2 - впаpаллель, получится элемент ИЛИ-HЕ. Заменив в схеме pис.4 VT3 и VT4 на цепочки последовательно включенных тpанзистоpов, а VT1 и VT2 - на гpуппы впаpаллель включенных тpанзистоpов, получим схему ИЛИ-И-HЕ. Аналогично, используя несколько последовательно включенных гpупп из впаpаллель включенных P-МОП тpанзистоpов и несколько впаpаллель включенных гpупп из последовательно включенных N-МОП тpанзистоpов, получим элемент И-ИЛИ-HЕ. Таким обpазом, базовым элементом логики КМОП является элемент И-ИЛИ-HЕ (или аналогичный ему по возможносям ИЛИ-И-HЕ), пpичем статический ток потpебления этого элемента близок к нулю, опpеделяется лишь токами утечек и обpатными токами P-N пеpеходов.

Достоинства:

1. Близка по критериям к идеальному логическому элементу ( по тем же параметрам, что и комплементарный ключ) т.к. Uo 0, и U1-Uo Ec, Ku ∞ ( низкие частоты).

2. Р потребления мало ( т.к. транзисторы включены последовательно и один из них всегда закрыт , малый ток)

3. Высокая помехоустойчивость

4. Использование технологий производства транзисторов с малыми размерами активных областей увеличивается количество элементов на одной подложке, уменьшается потребляемая мощность, увеличивается f рабочая.