Классификация логических элементов
Логические элементы классифицируют по основным электронным приборам, использованных при их реализации, и особенностям схемотехнических решений, применяемых при их построении. Наиболее широко используются следующие классы логических элементов или логик:
· ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика;
· ТТЛШ – транзисторно-транзисторная логика с диодами Шоттки;
· КМДП и КМОП логика – логика на основе комплементарных (complementum, лат. – дополнение) ключей на МДП- и МОП-транзисторах;
· ЭСЛ – эмиттерно-связанная логика;
· логика на основе полупроводника из арсенида галлия GaAs.
Логические элементы выпускают в составе серий микросхем, характеризуемых едиными технологическими и схемотехническими решениями, а также уровнями напряжения питания и электрических сигналов (ТТЛ – К155; ТТЛШ – К555; ЭСЛ – К500; КМОП – К561; GaAs – К6500).
Основные параметры логических элементов:
· быстродействие, характеризуемое временем задержки распространения сигнала ( 
нс – ЭСЛ; 10 нс – ТТЛ; 20 нс – ТТЛШ; 60 нс – КМОП) и максимальной рабочей частотой ( 
ГГц – GaAs; 25 МГц – ТТЛШ);
· нагрузочная способность, характеризуемая коэффициентами объединения по входу 
(число логических входов для реализации логической функции 
) и разветвления по выходу 
(число однотипных логических элементов, которые могут быть подключены к выходу элемента: 
– ЭСЛ; 50 – 100 – КМДП и КМОП логика);
· помехоустойчивость, характеризуемая максимальным допустимым напряжением статической помехи на входе 
, при котором входные уровни логического элемента не изменяются (0,3 В – ТТЛШ);
|
|
|
· рассеиваемая мощность ( 
мВт – ТТЛ; 25 мВт – ЭСЛ);
· напряжение питания ( 
В – ТТЛ; 5 – 15 В – КМОП).
Наибольшим быстродействием обладают элементы ЭСЛ, элементы КМОП логики имеют минимальное потребление и наибольшую нагрузочную способность.
Схемотехника элементов ТТЛ
Базовым логическим элементом транзисторно-транзисторной логики является многоэмиттерный транзистор. Упрощенная схема
ТТЛ-элемента И-НЕ приведена на рис. 4.10.
Каждый из эмиттеров транзистора 
имеет свой p-n-переход, при этом эмиттеры не взаимодействуют друг с другом. Многоэмиттерный транзистор реализует конъюнкцию входных сигналов 
, тогда как выходной транзистор 
инвертирует логическое произведение 
.
Одновременное воздействие на входы транзистора сигналов высокого уровня 
закрывает оба эмиттерных перехода. Коллекторный переход транзистора открыт прямым напряжением источника 
. Коллекторный ток первого транзистора одновременно является током базы второго транзистора и обеспечивает ему режим насыщения. В режиме насыщения коллектор выходного транзистора находится под низким потенциалом, что формирует выходной сигнал 
.
|
|
|
Воздействие сигнала низкого уровня 
на один из входов транзистора открывает соответствующий эмиттерный переход, при этом ток базы транзистора переключается из коллекторной цепи в эмиттерную, уменьшая коллекторный ток и, соответственно, ток базы второго транзистора. Резкое уменьшение тока базы транзистора переводит его из режима насыщения в режим отсечки и на коллекторе второго транзистора появляется высокий потенциал, что соответствует формированию выходного сигнала 
. Таким образом, ТТЛ-элемент И-НЕ реализует функцию:
.
С целью повышения нагрузочной способности применяют
ТТЛ-элементы со сложным инвертором (рис. 4.11.).
Многоэмиттерный транзистор базового элемента ТТЛ выполняет логическую операцию И. Низкий уровень сигнала на одном из входов элемента обеспечивает насыщение многоэмиттерного транзистора и отсечку транзистора . При закрытом транзисторе будет открыт транзистор 
и закрыт транзистор 
. Через открытый транзистор на выходе ТТЛ элемента формируется сигнал высокого уровня .
Воздействие сигналов высокого уровня на оба входа отсекает транзистор и переводит в насыщение транзистор . При открытом транзисторе закрывается транзистор и открывается с переходом в насыщение транзистор . Открытым транзистором на выходе ТТЛ элемента формируется сигнал низкого уровня . Прямое напряжение на диоде Д, составляющее ≈ 0,5 В, обеспечивает надежную отсечку транзистора при насыщенном транзисторе .
|
|
|
Логические устройства подразделяют на два класса:
· комбинационные;
· последовательностные.
Дата добавления: 2018-05-01; просмотров: 486; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!