Транзисторно-транзисторная логика Шоттки

Лекция 16. Логические интегральные микросхемы (ИМС). Схемотехника базовых логических элементов: ТТЛШ, МОП ТЛ, КМОП. Часть 2.

ТТЛ с тремя состояниями на выходе

Принцип работы схем с тремя состояниями на выходе поясняется рисунком 1 а. Если верхний ключ замкнут, а нижний разомкнут, то на выходе будет логическая ²1². Если наоборот – логический ²0². А если оба ключа разомкнуты (как показано на рисунке 1 а), то это и будет третье состояние на выходе, т. е. выходное сопротивление равно бесконечности. Такие схемы позволяют соединять их выходы параллельно и работать на общую шину. Одна из схем работает в обычном режиме (на её выходе ²0² или ²1²), все остальные должны находиться в третьем состоянии. Условное обозначение схемы дано на рисунке 1.16 б. Принципиальная схема приведена на рисунке 1.16 в.

Рис.1. Схема логического элемента с тремя состояниями на выходе.

Принцип работы схемы следующий. Если на вход 3с подать высокий потенциал (логическая ²1²), то третий эмиттерный переход VT1 и диод VD4 включены в обратном направлении, они не влияют на работу схемы и схема работает в обычном режиме выполняя операцию 2И-НЕ. При подаче на вход 3с низкого потенциала (логический ²0²), третий эмиттерный переход и диод VD4 открыты. Транзистор VT2 закрыт, в точке Б напряжение UБ=0, транзистор VT5 закрыт. В точке А напряжение будет составлять 0,8 В. Оно склады- вается из входного напряжения, равного 0,1 В и падения напряжения на диоде VD4, равного 0,7 В. Как было рассмотрено выше транзистор VT4 будет закрыт (т.е. оба ключа разомкнуты) и схема находится в третьем состоянии.

Транзисторно-транзисторная логика Шоттки

Открытые транзисторы находятся в режиме насыщения, и во время перехода в закрытое состояние добавляется время рассасывания неосновных носителей заряда в базе. Для того чтобы сократить время рассасывания необходимо не допускать режима насыщения (не открывать коллекторный переход).

Этого можно достичь, включив между коллектором и базой транзистора диод Шоттки (рисунок 2 а). ВАХ диода Шоттки и кремниевого p-n-перехода приведены на рисунке 2 б. При подаче на базу транзистора напряжения 0,7 В (чтобы открыть транзистор), на диоде Шоттки будет падать 0,2 - 0,3 В и на коллекторе транзистора будет напряжение 0,4-0,5 В, что недостаточно для открывания коллекторного перехода. Транзистор с диодом Шоттки в ИМС конструктивно совмещены, обозначаются, как показано на рисунке 2 в, и называются транзистором Шоттки. Схемы транзистор-танзисторной логики Шоттки (ТТЛШ) аналогичны схемам ТТЛ, только в них используются транзисторы Шоттки.

Рис. 2. Включение диода Шоттки как элемента обратной связи.

Ниже приведена таблица 1 с параметрами микросхем ТТЛШ. Серии 531 и 555 имеют схемотехническое решение, рассмотренное выше. Из их сравнения видим, что они отличаются по потребляемой мощности и быстродействию, но энергия переключения примерно одинакова. Модернизированные схемы 1530 и 1533 тоже имеют единое схемотехническое решение, но отличаются по потребляемой мощности и быстродействию, их энергия переключения примерно одинакова и значительно меньше, чем у предыдущих серий. У последней усовершенствованной серии 1531 энергия переключения еще снижена.

Таблица 1.

Параметр			Серия

I⁰_ВХ, мА £	-2	-0,4	-2,4	-0,2	-0,6
I¹_ВХ, мА £	0,05	0,02	0,4	0,02	0,02
U⁰, В £	0,5	0,4	0,5	0,4	0,8
U¹, В ³	2,7	2,5	2,0	2,5	2,0
t¹⁰_ЗДР, нс	4,5		2,5		3,8
t⁰¹_ЗДР, нс			2,5		3,9
P_{ПОТР СР}, мВт	32,5	7,5
W, Дж ×10^-10	1,54	1,5	0,475	0,4	0,15

Таким образом, по мере совершенствования технологии и схемотехнических решений микросхемы становятся более быстродействующими и экономичными.

Дата добавления: 2016-09-20; просмотров: 1571;