Элемент ТТЛ с открытым коллектором (ОК)
На рисунке 1.17 показан выходной транзистор элемента ТТЛ. В данном случае резистор в цепи коллектора находится не внутри микросхемы, а подключается внешним монтажом (внутренняя часть микросхемы с выходным транзистором обведена штриховой линией). То есть, коллектор транзистора изначально не подключён к питанию (поэтому и называется открытым коллектором). Ясно, что если не запаять в схеме, кроме самой микросхемы, ещё и резистор Rк, то элемент работать не будет.
В микросхемах выход с открытым коллектором обозначается специальным значком – ромбиком с чертой внизу (рисунок 1.18).
+5 В
Rк
Рисунок 1.18 - Обозначение элемента с открытым коллектором
В чём смысл этого, на первый взгляд, бессмысленного способа подачи питания на транзистор?
1.Вместо сопротивления коллектора Rк в выходную цепь может включаться нагрузка, например: светодиод, реле и т. д.
В связи с этим, часто (почти всегда) в ИМС с ОК выходной транзистор имеет повышенный допустимый ток.
2. В отличие от обычных, элементы с ОК допускают объединение выходов (смотреть рисунок 1.19)
Как видно на рисунке, выходы нескольких инверторов с ОК объединены и подключены к одному общему резистору.
Как будет работать такая схема? Ясно, что если значения всех выходов одинаковы (все нули или все единицы), то никаких вопросов не возникает. Если же значения различны, то хотя бы один открытый выходной транзистор (хотя бы один «0» на выходе) создаёт маленькое выходное сопротивление с общим проводом и, таким образом, Y = «0».
|
|
|
Учитывая, что в схеме используются инверторы, данная схема реализует функцию ИЛИ-НЕ, т. к. хотя бы одна «1» на входе даёт «0» на выходе: Y= 
Такая схема еще называется МОНТАЖНОЕ ИЛИ (по-английски – «проводное ИЛИ» - Wired OR). Хотя, как мы видим, получилась схема ИЛИ-НЕ.
В каких пределах необходимо выбирать резистор в схеме с открытым коллектором?
Rmin < R < Rmax
Rmin определяется максимальным допустимым выходным током транзистора. Уменьшение сопротивления R приведет к увеличению уровня логического нуля ( 
), а увеличение сопротивления R (больше, чем Rmax) приведет к уменьшению уровня логической единицы. ( 
).
В реальных ИМС R берется от сотен (600 и больше) Oм до нескольких кОм.
Встречаются так же (хотя и редко) элементы с открытым эмиттером (ОЭ). Его обозначение показано на рисунке 1.20
Рисунок 1.20 - Обозначение элемента с открытым эмиттером
|
|
|
Базовый логический элемент серии 155 (133)
Серия 155 имеет корпус DIP и является аналогом американской серии SN74. Серия 133 практически ничем не отличается, только выполнена в корпусе с планарными выводами и является аналогом серии SN54.
Серия 155 имела огромную популярность в 70-80-е годы. Микросхемы этой серии были выпущены в огромных количествах и, можно уверенно сказать, была самой распространённой серией многие годы. Микросхемы этой серии, несмотря на появление гораздо более совершенных серий, до сих пор имеется в наличии на многих складах.
Упрощенная схема базового логического элемента серии 155 изображена на рисунке 1.21.
Рассмотрим сначала менее принципиальные элементы этой схемы.
Диоды VD1 и VD2 предназначены для защиты от отрицательных напряжений на входе. Диод VD3 выполняет функцию резистора (т.е. вместо диода можно поставить резистор).
+Uпит
R4
R1 R2
VT3
|
|
|
х1 VT1
VT2
VD3
х2
Y
VT4
VD1 VD2
R3
Рисунок 1.21 - Схема базового ЛЭ серии 155
Основной особенностью по сравнению со схемой на рисунке 1.15 является сложный инвертор - транзистор VT2 и R2/R3 – этот каскад создает два инверсных сигнала.
Рассмотрим работу данной схемы.
1) Пусть х1 = х2 = 
. Тогда оба эмиттерных перехода транзистора VT1 будут закрыты. Ток будет течь следующим образом:
+Uпит - R1 - коллектор транзистора VT1 - база транзистора VT2. Всё так же, как в схеме на рисунке 15.
Тогда транзистор VT2 открыт. При этом:
- напряжение базе транзистора VT3 уменьшается – транзистор VT3 закрыт, и напряжение базе транзистора VT4 возрастает – транзистор VT4 открыт, следовательно, напряжение на выходе будет равно уровню логического нуля (т.е. Y = 
).
|
|
|
2) Пусть х1 или х2 = . Тогда, один из эмиттерных переходов открывается и ток протекает во входную цепь, следовательно, VT2 закрыт:
- напряжение базы транзистора VT3 примерно равно напряжению Uпит – VT3 открыт, и напряжение базы транзистора VT4 примерно равно 0 – транзистор VT4 закрыт, следовательно, напряжение на выходе Uвых равно уровню логической «1» и примерно равно напряжению питания Uпит (т.е. Y = ≈ Uпит).
Выходные транзисторы VT3 и VT4 работают как бы в противофазе: в зависи-мости от режима VT2 один из них закрыт, а другой открыт. Соответственно выход замыкается либо с общим проводом и на выходе «0» или с питанием и на выходе «1».
Данная схема реализует функцию «И-НЕ».
Преимущества элемента ТТЛ со сложным инвертором:
1) Большая помехоустойчивость.
2) Большая нагрузочная способность. Транзистор VT3 усиливает ток.
3) Большее быстродействие.
При увеличении числа элементов нагрузки, выходной ток логической «1» возрастает, следовательно, выходное напряжение логической «1» уменьшается, и выходной ток логического «0» возрастает, следовательно, выходное напряжение логического «0» уменьшается.
Замечание: случайное замыкание выхода с питанием приводит выходу из строя нижнего выхода транзистора при «0» на выходе, а случайное замыкание выхода с общим проводом не приведет к выходу из строя ИМС, хотя также является некорректным.
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 2068; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!