6. Логический элемент и-не в интегральном исполнении (ттл).

6 .1. С резистором в коллекторе.

Представляет соединение логической схемы И (на VT1 – многоэмиттерном транзисто­ре) и сложного (каскадного) инвертора. Эмиттерные переходы выполняют роль схемы И, также как и входные диоды в ДТЛ-схемах, а коллекторный переход – роль диодов смещения.

Многоэмиттерный транзистор VT1 образует трехвходовую цепь И. В случае присоединения хотя бы одного эмиттера этого транзистора к потенциалу, близкому к нулю, транзистор насыщается и присоединяет к нулевому потенциалу вход инвертора, состоящего из трех одноимиттерных транзисторов (VT2-VT4).

Если на все входы (эмиттеры) цепи И поданы 1, то эмиттерные переходы VT1 будут смещены в обратном направлении и ток через R1 и коллекторный переход втекает в базу VT2 и далее в базу VT4, что приводит к их насыщению (VT1 работает в инверсном режиме: коллекторный переход – в прямом, эмиттерный переход – в обратном). VT3 закрывается, т.к. между коллекторами VT2 и VT4 напряжение оказывается недостаточным для отпирания VT3 и VT4.

Основное назначение смещающего диода – в надежном запирании VT3 при насыщении VT2 и VT4. В результате V_вых соответствует лог. 0. VД1 – VД3 – для защиты от пробоя эмиттерных переходов. Для поочередного включения выходных транзисторов применяют расщепитель фаз на VT2, R2 и R3. Он имеет 2 выхода: коллекторный и эмиттерный, импульсы на которых противофазны.

.

6.2. С открытым коллектором.

При построении цифровых устройств на базе ИЛЭ часто возникает необходимость объединения выходов нескольких логических элементов с целью перехода на общую выходную цепь. Эта задача может решаться несколькими способами. Можно выполнить объединение нескольких выходных цепей с помощью логического элемента ИЛИ. При этом приходится мириться с дополнительными затратами и увеличением задержки прохождения цифровых сигналов.

Другой способ основан на применении в логических элементах выходных цепей с открытым коллектором или эмиттером.

Н а функциональной схеме наличие выхода с открытым коллектором часто отмечается специальным символом в обозначении элемента

А налогично может быть организовано объединение выходных цепей с открытым эмиттером. На функциональной схеме такой выход также отмечается специальным символом .

Интегральные ТТЛ схемы со свободным (открытым) коллектором предназначены для работы на внешнюю нагрузку, в качестве которой могут быть использованы электромагнитное реле, индикаторы, а также для выполнения логических операций; допускают параллельное подключение нескольких выходов к общей нагрузке. Обычные ИМС не допускают параллельное включения выходов.

6.3. С тремя состояниями.

Один из наиболее широко используемых способов объединения элементов основан на применении выходных цепей, допускающих управляемое отключение от нагрузки, называемое часто переходом в третье состояние. Обычно для этой цели используется выходной каскад на двух транзисторах. Кроме состояний на выходе V₀ (транзистор VT2 открыт, VT1- заперт) и V₁ (транзистор VT2 заперт , VT1- открыт) может быть реализовано третье состояние, когда оба транзистора VT1 и VT2 заперты. Такое состояние (называемое высокоимпедансным) соответствует отключению выходного каскада от нагрузки.

Д ля управления VT3 и VT4 введена дополнительная управляющая цепь, которая называется управлением (вход С). Когда на вход С поступает V, соответствующее уровню логического 0, VT3 и VT4 закрыты (VT3 закрыт низким потенциалом на базе, а VT4 из-за того, что на эмиттере VT1 логический 0).

Е сли на вход С подать высокий потенциал, то диод VД2 будет закрыт и VT3 будет работать как в обычной ТТЛ-схеме. Наличие у логического элемента выходов с тремя состояниями (обозначается специальным символом ) позволяет объединять выходы без использования дополнительных элементов.

Ввиду улучшенных характеристик эти схемы используют в качестве шинных формирователей (т.е. выходы соединяются между собой и подключаются к общей нагрузке) вместо схем с открытым коллектором.

Основные серии: К155, 158, 131, 555, 531, КР1533, 1531, 133, 136, 130, 533, 530, 1533, 1531.

Тема 1.1.5.: Микросхемы КМОП-структуры. Общие положения, разновидности ИМС КМОП, их особенности. Универсальные серии КМОП. Микросхемы транзисторной логики с эмиттерными связями (ЭСЛ). Общие положения, разновидности, особенности.