Меню

От чего зависит входной ток ттл транзистора

Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library

Персональные инструменты

Транзисторно-транзисторная логика

Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ, TTL) — разновидность цифровых логических микросхем, построенных на основе биполярных транзисторов и резисторов. Название транзисторно-транзисторный возникло из-за того, что транзисторы используются как для выполнения логических функций (например, И, ИЛИ), так и для усиления выходного сигнала (в отличие от резистивно-транзисторной и диодно-транзисторной логики).

ТТЛ получила широкое распространение в компьютерах, электронных музыкальных инструментах, а также в КИПиА (контрольно-измерительной аппаратуре и автоматике). Благодаря широкому распространению ТТЛ входные и выходные цепи электронного оборудования часто выполняются совместимыми по электрическим характеристикам с ТТЛ. Максимальное напряжение в схемах с ТТЛ может достигать 24В, однако это приводит к большому уровню паразитного сигнала. Достаточно малый уровень паразитного сигнала при сохранении достаточной эффективности достигается при напряжении 5В, поэтому данная цифра и вошла в технический регламент ТТЛ.

Важность ТТЛ заключается в том, что ТТЛ-микросхемы оказались более пригодны для массового производства и при этом превосходили по параметрам ранее выпускавшиеся серии микросхем (резистивно-транзисторная и диодно-транзисторная логика).

TTL.PNG

ТТЛ с простым инвертором

ТТЛ с простым инвертором. Схема элемента («НЕ»), представлена на рисунке 1. Логические уровни ТТЛ: лог. 0 – U 0 ≤ 0,4 В; лог. 1 – U 1 ≥ 2,4 В.

Принцип работы схемы. При наличии на входе схемы, т.е. на эмиттерном переходе VT1 сигнала U = U КЭнас эмиттерный переход смещен в прямом направлении и через VT1 протекает значительный базовый ток, достаточный для того, чтобы транзистор находился в режиме насыщения. При этом напряжение коллектор-эмиттер VT1 U КЭнас = 0,2 В. Следовательно, напряжение, приложенное к базе VT2 относительно заземленной точки U БЭ2 БЭнас и транзистор VT2 закрыт. Коллекторный ток VT1, равный току базы закрытого транзистора VT2, имеет пренебрежимо малое значение. Напряжение на выходе схемы соответствует лог. 1. При увеличение U вх до 0,7 В (U БЭнас -U КЭнас ) VT2 – откроется. В результате увеличится ток базы VT2, который будет протекать от источника питания через резистор Rб и коллекторный переход VT1, и транзистор VT2 перейдет в режим насыщения. Дальнейшее повышение uвх приведет к запиранию эмиттерного перехода транзистора VT1, и транзистор VT1 перейдет в режим работы, при котором коллекторный переход смещен в прямом направлении, а эмиттерный переход – в обратном. Напряжение на выходе схемы U вых = U КЭнас = U0 (транзистор VT2 в насыщении).

Передаточная характеристика представленной схемы показана на рисунке 2. Входная характеристика и представлена на рисунке 3. При U вх = 0 …0,7 В входной ток уменьшается по абсолютной величине. Наклон характеристики обусловлен сопротивлением R1. При увеличении U вх > 0,7 В, транзистор VT1 в активном режиме, что и обуславливает вид входной характеристики.

Чаще всего в схеме ТТЛ используется многоэмиттерный транзистор VT1 (рисунок 4). При этом работа элемента ТТЛ («И-НЕ») аналогична схеме с одноэмиттерным VT1: если хотя бы на одном входе лог. 0, то VT1 в насыщении, то на выходе лог. 1.

Рассмотренная простейшая схема ТТЛ имеет ряд недостатков. При последовательном включении таких элементов, когда к выходу подключается эмиттерные электроды, уменьшается напряжение высокого уровня (лог. 1) и соответственно снижается нагрузочная способность элемента. Кроме того, такая простейшая схема элемента ТТЛ имеет малую помехоустойчивость по отношению к уровню положительной помехи. Для улучшения этих параметров используют схемы ТТЛ со сложным инвертором.

ТТЛ со сложным инвертором

Схема ТТЛ со сложным инвертором (рисунок 5), так же как и схема с простым инвертором и многоэмиттерным транзистором, осуществляет логическую операцию «И-НЕ».

При напряжении хотя бы на одном входе меньше 0,7В (лог.0) транзистор VT1 работает в режиме насыщения, и его напряжение между коллектором и эмиттером близко к нулю. Транзисторы VT2 и VT4 – в режиме отсечки, а транзистор VT3 – в активном на границе с насыщением, следовательно, на выходе напряжение составляет E-U VD — U кэVT3

3.6 (В). Это соответствует пределам лог.1. При увеличении тока нагрузки схемы выходное напряжение падает прямо пропорционально току из-за падения напряжения на резисторе R4.

При напряжении на всех входах не менее 2,4 В (лог.1) транзистор VT1 работает в активном инверсном режиме. Напряжение на базе транзистора VT2 составляет 1,4 В, транзисторы VT2 и VT4 работают в режиме насыщения, а транзистор VT3 – в режиме отсечки. Напряжение на выходе не превышает 0,4В – UкэнасVT3 . Это соответствует пределам лог.0. При увеличении тока нагрузки схемы выходное напряжение растет в соответствии с выходной характеристикой транзистора VT4.

В схеме появляется несколько элементов выполняющие определенные функции. Диод VD применяется для обеспечения запирания VT3(т.к. U к2 насыщенного VT2 не может открыть два последовательно соединенных p-n перехода – база-эмиттер VT3 и диода VD) при увеличении U вх , предохраняя тем самым схему от режима короткого замыкания (КЗ). Но существует еще момент при переходе uвх от 1 к 0, когда VT3 уже вышел из отсечки в активный режим, а VT4 – все еще в насыщении (разряжается накопленная диффузионная емкость транзистора). При этом возможно возникновение режима КЗ. Для ограничения тока КЗ в схему добавлен резистор R4. Резистор R3 обеспечивает обратную связь по току. Через резистор R3 происходит разряд диффузионной емкости транзистора VT4. При этом при увеличении R3 увеличивается быстродействие схемы.

Источник

Микросхемы ТТЛ

Общие сведения о микросхемах ТТЛ (TTL)

Микросхемы ТТЛ

Интегральные микросхемы ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика) представляют собой микросхемы малой степени интеграции, выполненные на биполярных транзисторах.

К явным недостаткам данной разработки можно отнести небольшое количество логических элементов на кристалл, критичность к напряжению питания и большой ток потребления, который в зависимости от типа микросхемы может колебаться от 10 до 120 mA.

Из-за фиксированного напряжения питания невозможно было использовать микросхемы ТТЛ в комплексе с другими микросхемами, например, с ЭСЛ (эмиттерно-связанной логикой) или МОП структурами. При необходимости нужно было использовать специальные микросхемы ПУ (преобразователи уровня). Кроме того напряжение питания данной серии составляет 5V при допуске 5%, а отечественная промышленность не выпускала элементов питания на такое напряжение, что резко ограничивало применение этой серии в компактной, переносной аппаратуре.

Читайте также:  Источники питания переменного тока их назначение

На рисунке изображён один из самых простых логических элементов — 3И – НЕ. Его основу составляет многоэмиттерный транзистор VT1. Уровень логического нуля на выходе появится при наличии высоких логических уровней на всех трёх входах одновременно. Транзистор VT2 при этом играет роль инвертора (элемента НЕ), а многоэмиттерный транзистор VT1 — элемента 3И. Схему И еще называют схемой совпадения.

Внутреннее устройство элемента 3И-НЕ

Несмотря на все недостатки самая популярная серия из ТТЛ, серия К155, активно внедрялась и постоянно пополнялась новыми разработками. Огромной популярностью и по сей день пользуется микросхема К155ЛА3. Её зарубежный аналог — SN7400. На базе этой микросхемы можно собрать много простых электронных устройств, например, маячок на микросхеме. Также микросхему К155ЛА3 частенько используют в качестве простейшего генератора импульсов, как, например, в схеме бегущие огни на светодиодах.

Очень часто можно встретить микросхемы серии К155 с маркировкой КМ155. Буква М указывает на то, что корпус микросхемы выполнен из керамики. В остальном между этими микросхемами отличий нет.

Серия К155 является самой полной серией микросхем ТТЛ. В неё входят около 100 микросхем различного назначения. В эту серию входят как все элементы базовой логики (И, ИЛИ, НЕ, И – НЕ, ИЛИ – НЕ) так и построенные на этих элементах более сложные узлы для выполнения логических операций: триггеры, регистры, счётчики, сумматоры. В серии К155 имеются даже микросхемы ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) и ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), правда, небольшой ёмкости. Это микросхемы К155РЕ3, 21, 22, 23, 24 и К155РУ1, 2, 5, 7.

Широкое распространение эта серия получила в электронно-вычислительной технике, контрольно-измерительных приборах и средствах автоматики.

Уровень логической единицы в микросхемах данной серии может находиться в интервале напряжений от 2,4 V до напряжения питания (т.е. 5 V). Уровень логического нуля не должен превышать 0,4 V. Длительная практическая работа с этой серией показала, что фактически уровень логической единицы не бывает ниже 3,2 V, а уровень логического нуля не превышает 0,2 V.

Все микросхемы, за исключением некоторых регистров, счётчиков и схем памяти, выпускаются в стандартном корпусе на 14 выводов. На корпусе микросхемы К155ИР1 хорошо видна выемка (иногда бывает точка), это зона ключа, она показывает первый вывод. 7-й вывод это корпус (минус питания). 14-й расположенный напротив первого, это +V пит.

Метка на корпусе микросхемы

Вся серия К155 является полным аналогом зарубежной серии SN74. Она была разработана в США ещё в 1965 году, но продолжает выпускаться до сих пор. Такой же долгожительницей является и наша серия К155. Дело в том, что процесс напыления в вакууме на монокристалл кремния структур ТТЛ настолько хорошо отработан и прост, что себестоимость микросхем ТТЛ по сравнению с другими микросхемами фантастически низкая.

Микросхема транзисторно-транзисторной логики К155ЛЛ2

И, несмотря на простоту, серия К155 позволила в 70-е годы создать серию электронно-вычислительных машин ЕС ЭВМ или «Ряд-1, Ряд-2» от простой ЕС-1020 до мощной по тем временам машины ЕС-1065 с быстродействием 4 миллиона операций в секунду. Этот монстр был выпущен в 1985 году и благополучно работал в НИИ занятых разработками самых приоритетных направлений, таких как исследование космоса и проектирование новых видов ядерного оружия.

Серия К155 также широко применяется и в цифровых измерительных приборах. При разработке печатных плат для микросхем этой серии следует учитывать возможные броски тока, поэтому на платах микросхемы распространяют линейно с широкими шинами питания. Использование разветвлённых дорожек для подачи питания запрещено. Между шинами питания на каждый корпус ставятся блокировочные конденсаторы ёмкостью 10 – 15 нанофарад.

В процессе научных разработок серия К155 естественно развивалась. Так появилась серия К555, в которой ТТЛ принцип сохранён, но изменена схемотехника. В этой серии в коллекторных переходах транзисторов стоят диоды Шоттки. Поэтому микросхемы серии К555 называют ТТЛШ (ТТЛ и диод Шоттки). Благодаря этому потребляемая мощность снизилась примерно в два раза, а быстродействие заметно увеличилось. За рубежом аналогичная серия называется SN74LS. Вообще, такие разработки как ТТЛШ уже трудно отнести к транзисторного-транзисторной логике, так как в составе микросхем используются диоды, а это уже диодно-транзисторная логика (ДТЛ или англ. DTL).

Источник

Транзисторно-транзисторная логика

МС ТТЛ широко применяются в цифровой аппаратуре и в ЭВМ. В них удачно сочетаются хорошие функциональные показатели: быстродействие, помехоустойчивость, нагрузочная способность – с умеренным потреблением энергии и невысокой стоимостью. Более половины объема мирового производства ИС приходится на долю ТТЛ. Сейчас налажен массовый выпуск нескольких разновидностей ТТЛ-МС: универсальных (стандартных) серий, повышенного быстродействия, с малым потреблением мощности и на транзисторах Шотки в обычном и маломощном вариантах. Принцип действия различных модификаций ТТЛ одинаков и различаются они главным образом временем задержки сигнала и потребляемой мощностью.

Основные характеристики некоторых серий

Время задержки распространения на 1 элемент (нс)

Потребляемая мощность (мВт)

На транзисторах Шотки

На транзисторах Шотки маломощная

Номенклатура микросхем ТТЛ весьма разнообразна. МС разных серий могут соединяться друг с другом непосредственно. Могут сопрягаться и с ДТЛ.

Основная особенность МС ТТЛ состоит в том, что во входной цепи используется специфический интегральный прибор – МНОГОЭМИТТЕРНЫЙ транзистор. От обычных биполярных транзисторов он отличается тем, что имеет несколько эмиттеров (2, 3, 4 или 8) объединенных общей базой (рис.3.8.).

Эмиттеры расположены так, что непосредственное взаимодействие между ними через участок базы отсутствует. Поэтому многоэмиттерный транзистор можно рассматривать как совокупность нескольких независимых транзисторов с объединенными коллекторами и базами рис.3.8 б.

Читайте также:  Мощность тока текущего через резисторы

Такой транзистор занимает меньшую площадь, а, следовательно, имеет малую паразитную емкость, благодаря чему предельное быстродействие МС ТТЛ выше. Число эмиттеров определяет число входов элемента, в котором он используется.

Универсальные (стандартные) серии ТТЛ.

Самые развитые по номенклатуре – универсальные серии МС, в составе которых около сотни изделий различного функционального назначения. К ним относятся МС серий 133 и 155. Основное различие между изделиями этих двух серий в конструкции корпуса и стойкости к климатическим и механическим воздействиям.

В функциональном отношении МС со сходными наименованиями, например 133 ИД1 и 155 ИД1 имеют одинаковые электрические и временные параметры и назначения выводов.

На рисунке представлена принципиальная схема базового элемента серии. Такие элементы выпускаются как самостоятельные изделия, а также служат для построения других, более сложных приборов.

Схема рис.3.9. содержит три каскада: входной (VT1 и R1); фазорасщепительный (VT2, R2, VT3, R3, R4); выходной (VT4, VT5, R5, VD5).

Диоды на входе VD1 – VD4 (антизвонные) при нормальном использовании МС смещены в обратном направлении, имеют очень большое сопротивление и не влияют на работу.

Узел VT3, R3, R4 служит для улучшения передаточной характеристики и повышения помехоустойчивости. При упрощенном рассмотрении он может быть представлен как резистор 1 кОм.

Когда 1 или несколько входов соединены с общей шиной непосредственно или через выход транзистора предыдущего каскада (т. е. входной сигнал равен 0), соответствующий эмиттерный переход VT1 окажется смещенным в прямом направлении, поскольку потенциал базы выше потенциала эмиттера.

Напряжения на базе VT1, равного, приблизительно, от 0,7 до 0,4 В, недостаточно для отпирания трех переходов: база – коллектор VT1; база – эмиттер VT2 и база – эмиттер VT5.

Когда VT2 закрыт, на его коллекторе высокое напряжение. Ток, протекающий через резистор R2, обеспечивает отпирание VT4 и диода VD5. Если нагрузка отсутствует, ток через VT4 и диод VD5 примерно равен 0, а выходное напряжение равно:

U1вых=5 В – 2·0,7 В = 3,6 В

Рассматриваемый элемент выполняет таким образом операцию И – НЕ, поскольку Uвх=”0”, Uвых=”1”.

Легче понять работу схемы, если многоэмиттерный транзистор VT1 (эмиттерный и коллекторный переходы) заменить диодами – получится схема ДТЛ.

Передаточная характеристика базового элемента ТТЛ представлена на рис.3.10. Когда нагрузка отсутствует, то U1вых=5 – 2·0,7=3,6 В, а U0вых=0,2 В (открытый VT5).

Резистор на входе ТТЛ.

Если между входами ТТЛ и общей шиной подключить резистор (рис.3.12.), то образуется дополнительная цепь: Uп, R1, эмиттерный переход VT1, резистор RД. Ток, протекающий через резистор RД, образует падение напряжения, которое действует на входы подобно входному напряжению от внешнего источника сигналов.

При малых RД, когда Uвх 2,4 В), при котором U0вых, RД » 5 кОм.

В тех случаях, когда RД имеет промежуточные значения, рабочая точка МС будет расположена на наклонном участке передаточной характеристики.

Включение резистора на входе МС ТТЛ применяется в схемах выделения фронтов импульсов, с помощью дифференцирующих R-C – цепочек, в импульсных устройствах, а также для создания линейного (усилительного) режима работы.

Разновидности МС ТТЛ

Микромощные МС ТТЛ

Эти МС в сравнении с приборами универсальных серий потребляют гораздо меньше энергии, но обладают меньшим быстродействием. К ним относятся 134 и 734 (бескорпусная) серии.

Принципиальная схема базового элемента мало отличается от соответствующих элементов универсальных серий. Различие в основном состоит в номиналах резисторов.

Поскольку сопротивления тут достаточно велики, мощность, рассеиваемая на каждом транзисторе МС, мала. С увеличением сопротивления быстродействие МС падает (большее время на перезаряд емкостей). Однако с уменьшением мощности, уменьшаются габариты, а значит и емкости. Мощность уменьшается в 10 раз, а С0 – в 3-5раз.

МС ТТЛ повышенного быстродействия

Быстродействие МС можно повысить двумя путями: а) уменьшая сопротивление резисторов и паразитные емкости; б) предотвращая насыщение транзисторов схемы, а, следовательно, и накопление носителей зарядов в их базах. Малые сопротивления в МС серий 130 и 131 (tЗ. Р. – 12 нс при Р – 23 мВт). Базовый элемент в принципе не отличается от аналогичных элементов других серий ТТЛ. Выходной каскад с парой совмещенных транзисторов (схема Дарлингтона) обладает меньшим выходным сопротивлением, что способствует повышению быстродействия.

Более результативный и перспективный путь связан с применением транзисторов с барьером Шотки.

МС ТТЛ с транзисторами Шотки.

МС этого вида среди других изделий ТТЛ имеют максимальное быстродействие при умеренном потреблении мощности.

В p-n – переходе обычного диода, смещенном в прямом направлении, перенос тока обусловлен инжекцией неосновных носителей из одной области полупроводника в другую, вследствие чего после переключения приложенного напряжения с прямого на обратное, ток протекает некоторое время, пока избыточная концентрация неосновных носителей не снизится до 0 (время рассасывания).

В диодах Шотки накопления неосновных носителей не происходит. Здесь перенос тока обусловлен основными носителями – электронами, которые под действием высокого напряжения переходят из полупроводника в металл.

Неосновные носители заряда при этом не накапливаются. Благодаря этому их время выключения очень мало (до 100 пс = 0,1 нс). Для p-n перехода это время = 1 – 100 нс.

Другое достоинство диодов Шотки в том, что они отпираются при напряжении 0,2 – 0,4 В (против 0,4 – 0,7 для p-n перехода).

Диоды подключают параллельно коллекторному переходу, придавая транзистору новые свойства. Такие транзисторы называются транзисторами Шотки.

Источник



Элементы транзисторных логик: схемы, ТТЛ, ТТЛШ, КМОП

рис. 3.27

Для конкретной серии микросхем характерно использование типового электронного узла — базового логического элемента. Этот элемент является основой построения самых разнообразных цифровых электронных устройств.

Ниже рассмотрим особенности базовых логических элементов различных логик.

  1. Элементы транзисторно-транзисторной логики
  2. Логические элементы ТТЛШ (на примере серии К555)
  3. Микросхемы ТТЛШ
  4. Особенности других логик
  5. КМОП — логический элемент

Элементы транзисторно-транзисторной логики

Характерной особенностью ТТЛ является использование многоэмиттерных транзисторов. Эти транзисторы сконструированы таким образом, что отдельные эмиттеры не оказывают влияния друг на друга. Каждому эмиттеру соответствует свой p-n-переход. В первом приближении многоэмиттерный транзисторможет моделироваться схемой на диодах (см. пунктир на рис. 3.27).

Читайте также:  Условный знак источник тока

Васильев Дмитрий Петрович

Если на оба входа подать высокий уровень напряжения, то через базу Т2 транзистора будет протекать большой базовый ток и на коллекторе транзистора Т2 будет низкий уровень напряжения, т. е. данный элемент реализует функцию И-НЕ:

рис. 3.28

uвых= u1· u2. Базовый элемент ТТЛ содержит многоэмиттерный транзистор, выполняющий логическую операцию И, и сложный инвертор (рис. 3.28).
Если на один или оба входа одновременно подан низкий уровень напряжения, то многоэмиттерный транзистор находится в состоянии насыщения и транзистор Т2 закрыт, а следовательно, закрыт и транзистор Т4, т. е. на выходе будет высокий уровень напряжения.

Васильев Дмитрий Петрович

Для увеличения быстродействия элементов ТТЛ используются транзисторы с диодами Шоттки (транзисторы Шоттки).

Логические элементы ТТЛШ (на примере серии К555)

рис. 3.29

В качестве базового элемента серии микросхем К555 использован элемент И-НЕ. На рис. 3.29, а изображена схема этого элемента, а условное графическое обозначение транзистора Шоттки приведено на рис. 3.29, б.
Такой транзистор эквивалентен рассмотренной выше паре из обычного транзистора и диода Шоттки. ТранзисторVT4 — обычный биполярный транзистор.

Если оба входных напряжения uвх1и uвх2 имеют высокий уровень, то диодыVD3 и VD4 закрыты, транзисторы VT1,VT5 открыты и на выходе имеет место напряжение низкого уровня. Если хотя бы на одном входе имеется напряжение низкого уровня, то транзисторы VT1 и VT5 закрыты, а транзисторы VT3 и VT4 открыты, и на входе имеет место напряжение низкого уровня. Полезно отметить, что транзисторы VT3 и VT4 образуют так называемый составной транзистор (схему Дарлингтона).

Микросхемы ТТЛШ

Микросхемы ТТЛШ серии К555 характеризуются следующими параметрами:

  • напряжение питания +5 В;
  • выходное напряжение низкого уровня — не более 0,4 В;
  • выходное напряжение высокого уровня — не менее 2,5 В;
  • помехоустойчивость — не менее 0,3 В;
  • среднее время задержки распространения сигнала — 20 нс;
  • максимальная рабочая частота — 25 МГц.

Васильев Дмитрий Петрович

Особенности других логик

рис. 3.30

Основой базового логического элемента ЭСЛ является токовый ключ. Схема токового ключа (рис. 3.30) подобна схеме дифференциального усилителя.
Необходимо обратить внимание на то, что микросхемы ЭСЛ питаются отрицательным напряжением (к примеру, −4,5 В для серии К1500). На базу транзистора VT2 подано отрицательное постоянное опорное напряжение Uоп. Изменение входного напряжения uвх1 приводит к перераспределению постоянного тока iэ0, заданного сопротивлением Rэ между транзисторами, что имеет следствием изменение напряжений на их коллекторах.

Транзисторы не входят в режим насыщения, и это является одной из причин высокого быстродействия элементов ЭСЛ.

Микросхемы серий 100, 500 имеют следующие параметры:

  • напряжение питания −5,2 В;
  • потребляемая мощность — 100 мВт;
  • коэффициент разветвления по выходу — 15;
  • задержка распространения сигнала — 2,9 нс.

В микросхемах n-МОП и p-МОП используются ключи соответственно на МОП-транзисторах с n-каналом и динамической нагрузкой (рассмотрены выше) и на МОП-транзисторах с p-каналом.

рис. 3.31

В качестве примера рассмотрим элемент логики n-МОП, реализующий функцию ИЛИ-НЕ (рис. 3.31).

Он состоит из нагрузочного транзистора Т3 и двух управляющих транзисторов Т1 и Т2. Если оба транзистора Т1 и Т2 закрыты, то на выходе устанавливается высокий уровень напряжения. Если одно или оба напряжения u1и u2 имеют высокий уровень, то открывается один или оба транзистора Т1 и Т2 и на выходе устанавливается низкий уровень напряжения, т. е. реализуется функция uвых= u1 + u2.

Для исключения потребления мощности логическим элементом в статическом состоянии используются комплементарные МДП — логические элементы (КМДП или КМОП-логика). В микросхемах КМОП используются комплементарные ключи на МОП-транзисторах. Они отличаются высокой помехоустойчивостью. Логика КМОП является очень перспективной. Рассмотренный ранее комплементарный ключ фактически является элементом НЕ (инвертором).

КМОП — логический элемент

рис. 3.32

Рассмотрим КМОП — логический элемент, реализующий функцию ИЛИ-НЕ (рис. 3.32).

Абрамян Евгений Павлович

Если одно или оба входных напряжения u1и u2 имеют высокий уровень, превышающий Uзи.порог.n, то открывается один или оба транзистора Т1 и Т2, а между истоком и затвором одного или обоих транзисторов Т3 и Т4 устанавливается низкое напряжение, что приводит к запиранию одного или обоих транзисторов Т3 и Т4, а следовательно, на выходе устанавливается низкое напряжение.

Таким образом, этот элемент реализует функцию uвых= u1+u2 и потребляет мощность от источника питания лишь в короткие промежутки времени, когда происходит его переключение.

рис. 3.33

Интегральная инжекционная логика (ИИЛ или И 2 Л) построена на использовании биполярных транзисторов и применении оригинальных схемотехнических и технологических решений. Для нее характерно очень экономичное использование площади кристалла полупроводника. Элементы И 2 Л могут быть реализованы только в интегральном исполнении и не имеют аналогов в дискретной схемотехнике. Структура такого элемента и его эквивалентная схема приведены на рис. 3.33, из которого видно, что транзистор T1 (p-n-p) расположен горизонтально, а многоколлекторный транзистор Т2 (n-p n) расположен вертикально. Транзистор T1 выполняет роль инжектора, обеспечивающего поступление дырок из эмиттера транзистора T1 (при подаче на него положительного напряжения через ограничивающий резистор) в базу транзистора Т2.

Васильев Дмитрий Петрович

рис. 3.34

Рассмотрим реализацию элемента ИЛИ-НЕ на основе элемента, представленного на рис. 3.34 (для упрощения другие коллекторы многоколлекторных транзисторов Т3 и Т4 на рисунке не показаны). Когда на один или оба входа подается логический сигнал «1», то напряжение uвых соответствует логическому нулю. Если на обоих входах логические сигналы «0», то напряжение uвых соответствует логической единице.
Логика на основе полупроводника из арсенида галлия GaAs характеризуется наиболее высоким быстродействием, что является следствием высокой подвижности электронов (в 3…6 раз больше по сравнению с кремнием). Микросхемы на основе GaAs могут работать на частотах порядка 10 ГГц и более.

Источник