16. Логические элементы ттл и ттлш
Для примера рассмотрим упрощённые схемы базовых элементов различных логик ТТЛ элемент И-НЕ
В ТТЛ используются многоэмиттерные (в данном случае двухэмиттерный,, Т1) транзисторы. При подаче на оба входа сигнала высокого уровня (1,1) ток через Т1 не идёт и на базе Т2 положительный потенциал. Т2 «открыт», его сопротивление мало и на коллекторе напряжение (Ubыx) соответствует низкому уровню (0).
Если хотя бы на одном из входов сигнал низкого уровня (0), то через базу Т1 на этот вход идёт ток, что приводит к падению напряжения на R6, соответственно на базе Т2 напряжение мало и Т2 «закрыт», Uвых соответствует высокому уровню.
Таким образом, таблица истинности соответствует функции И - НЕ.
ТТЛШ. Для увеличения быстродействия логических элементов в них используются транзисторы Шотки (транзисторы с диодами Шопен), отличительной особенностью которых является применение в их конструкции выпрямляющего контакта металл-полупроводник вместо р - п перехода. Условное обозначение такого транзистора и Диода.
При работе этих приборов (элементов) отсутствует инжекцш неосновных носителей и явления накопления и рассасывания заряда, что обеспечивает высокое быстродействие (до десятков гигагерц). Малое прямое напряжение (до 0,5В) и малый обратный ток и значительно меньшие размеры уменьшают энергопотребление элементов ТТЛШ в 4- 10 раз по сравнию с ТТЛ.
17. Логические элементы эсл
Особенностью данного элемента является возможность организации нескольких (больше двух) входных цепей, то есть преобразование нескольких логических знаков. При отсутствии сигналов высокого уровня на входах «открыт» только транзистор VT0 за счёт опорного напряжения lion, которое подбирается таким, чтобы VT0 находился в ненасыщенном состоянии. При этом на базе транзистора VTnl напряжение мало, он «закрыт» и Uвых соответствует сигналу низкого уровня. При подаче сигнала высокого уровня хотя бы на один вход, открывается соответствующий транзистор VT1 - VTN и часть тока идёт через негр и R3, ток через R4 уменьшается, увеличивается напряжение на базе VTnl, он открывается и Uвых соответствует сигналу высокого уровня (1). В схеме есть возможность получения инверсного значения выходного напряжения Uвых, таким образом схема может работать как элемент ИЛИ, ИЛИ - НЕ, НЕ. Отличается сверхвысоким быстродействием за счёт ненасыщенного состояния транзисторов.
Рассмотренные выше схемы содержат резисторы, что приводит к потреблению энергии. Более прогрессивным является применение в схемах логических элементов полевых транзисторов, работающих в режиме ключей. Применяются МДП структуры (металл, диэлектрик, полупроводник), МОП (металл, окисел, полупроводник), структуры с индуцированным каналом р или п типа, а так же комплементарные транзисторы с каналами обоих типов (КМДП, КМОП).
18. Логические элементы КМОП.
КМОП элемент ИЛИ-НЕ
Если на входах низкое напряжение (меньше порогового), то транзисторы Т1 и Т2 «закрыты», а ТЗ и Т4 2 «открыты», на выходе сигнал высокого уровня (+Еп) При подаче сигнала высокого уровня на вход, «открывается» соответствующий транзистор (Т1 или Т2), а между затвором и истоком транзисторов ТЗ или Т4 устанавливается, низкое напряжение и они «закрываются», таким образом на выходе - сигнал низкого уровня (0). Таким образом, элемент реализует функцию ИЛИ - НЕ.