Интегральные микросхемы логических элементов

В основе цифровых схем лежат простейшие транзисторные ключи, характеризующиеся двумя устойчивыми состояниями (для биполярного транзистора – это режим насыщения и режим отсечки).

Рассмотрим ВАХ транзистора ОЭ:

                                     I_К                        нагрузочная прямая

                                                                             I_Б4

                       Е_П/R_К        А                             I_Б3

                                                                             I_Б2

           насыщение                              А`    I_Б1  

                                  0                                    I_Б=0 U_КЭ

                                                      отсечка   Е_П   

                                   U_{КЭ НАС} 

                                             U_{КЭ ОТС}

· Если транзистор находится в режиме насыщения (полностью открыт), то его выходное напряжение равно  - мало.

Обычно принимают  и считают это малое напряжение логическим нулем ( ).

· Если транзистор находится в режиме отсечки (полностью закрыт), то его выходное напряжение равно - велико, что соответствует логической единице ( ).

Таким образом, имеем двоичную систему исчисления.

Существует три основных логических элемента: И (операция умножения), ИЛИ (операция сложения), НЕ (операция отрицания).

Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ)

 

Характерной особенностью ТТЛ является наличие на входе схемы многоэмиттерного транзистора (это транзистор, имеющий в одном корпусе одну базу, один коллектор и несколько эмиттеров).

Схема осуществляет логическую операцию И-НЕ:

 

0	0	1
1	0	1
0	1	1
1	1	0

ТТЛ с простым инвертором (И-НЕ)

а) Пусть на входы поданы логические нули, т.е. .

Т.к. эмиттеры транзистора - это области с электронной проводимостью, то, подавая на них логические нули, получаем прямое смещение эмиттерных переходов.

 этого транзистора также смещен в прямом направлении, т.к. «плюс» источника питания (ИП) через резистор  подается на базу  (p-область).

Таким образом,  находится в режиме насыщения (полностью открыт).

Сопротивление открытого транзистора мало, следовательно, мало и падение напряжения на нем (по закону Ома), что соответствует логическому нулю.

Но выходное напряжение транзистора  является входным для  ( ), следовательно, на базу  (p-область) подается логический нуль, что соответствует обратному смещению .  также находится под обратным напряжением, т.к. «плюс» ИП через резистор  подается на коллектор  (n-область).

Таким образом,  находится в режиме отсечки (полностью закрыт).

Сопротивление закрытого транзистора велико, следовательно, велико и падение напряжения на нем, что соответствующий логической единице:  

Для рассматриваемого случая ток  будет протекать через эмиттерные переходы на входы  и .

б) Если на один из входов подать , а на другой - , картина будет соответствовать пункту 1.

 

в) Подадим на оба входа логические единицы, т.е. .

В этом случае на эмиттеры (n-области) подается «плюс», т.е. смещаются в обратном направлении.  по-прежнему смещен в прямом направлении. Таким образом, находится в инверсном режиме.

В этом случае ток  будет протекать через  в базу , повышая ее потенциал, в результате чего  откроется (войдет в активный режим), возникнет ток , который еще больше повысит потенциал базы , транзистор войдет в режим насыщения (полностью откроется). Сопротивление открытого транзистора мало, следовательно мало и падение напряжения на нем, что соответствует логическому нулю .

Таким образом, осуществляется логическая операция И-НЕ.

---

Дата добавления: 2018-10-27; просмотров: 154; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!