1 цифровые электронные схемы 2


Название1 цифровые электронные схемы 2
страница2/17
Дата публикации06.08.2013
Размер1.01 Mb.
ТипДокументы
userdocs.ru > Информатика > Документы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17
^

1.2 ТРАНЗИСТОРНО-ТРАНЗИСТОРНАЯ ЛОГИКА (ТТЛ)



Транзисторно-транзисторная логика — это одно из важнейших семейств логических элементов. Вентили этого семейства выполнены исключительно на биполярных транзисторах. Одна из возможных схем ТТЛ-вентиля представлена на рис. 3. Логические значения 0 и 1 соответствуют номинальным уровням потенциала 0В и +5 В. Как показано на рисунке, схему можно условно разделить на три части, рассмотренные нами в предыдущем разделе: комбинатор, восстановитель и буфер. Действие каждой из этих частей мы будем теперь изучать по отдельности.



Рисунок 3 - ТТЛ-вентиль с нагрузочным резистором.
Комбинационная часть вентиля представлена многоэмиттерным транзистором Т1. На схеме показаны два эмиттера, но их может быть и больше. Каждый входной сигнал подается на свой эмиттер. Каждый эмиттер образует pn-переход с базой. При этом подразумевается, что если хотя бы один переход база-эмиттер имеет достаточное прямое смещение, то транзистор находится в проводящем состоянии, т. е. через вывод коллектора может протекать ток.

Поскольку на базу через резистор подается положительный потенциал, то переход база-эмиттер оказывается смещенным вперед всякий раз, когда потенциал соответствующего эмиттера близок к «нулевому», т. е. к потенциалу заземленной точки. Таким образом, транзистор будет находиться в проводящем состоянии, если хотя бы один эмиттер имеет низкий потенциал (логический 0). В этом случае через эмиттеры с низким потенциалом будет протекать заметный ток, обусловленный в основном током базы. Когда на все эмиттеры подается высокий потенциал (логическая 1), транзистор закрыт и ток во всех эмиттерах очень слабый.

Восстановительная часть вентиля состоит из транзистора Т2 и двух резисторов. База транзистора Т2 соединена с коллектором Т1, так что ток коллектора Т1 является током базы Т2. Когда транзистор Т1 комбинатора открыт, ток протекает от его коллектора к эмиттеру или эмиттерам, имеющим низкий потенциал. Направление этого тока противоположно тому, которое должен иметь ток базы транзистору Т2 для того, чтобы его переход база-эмиттер имел прямое смещение. Это означает, что всякий раз, когда транзистор Т1 открыт, транзистор Т2 закрыт.

В действительности заметней ток протекает от базы Т2 к коллектору Т1 лишь в течение коротких периодов, требующихся для того, чтобы Т2 перешел из насыщенного состояния в закрытое. Этот ток поддерживается уходящими из области базы Т2 зарядами, накопившимися за то время, пока транзистор Т2 находился в насыщенном состоянии. После того как Т2 оказывается закрытым, через его базу проходит лишь очень слабый ток.

С другой стороны, если транзистор Т1 закрыт, его переход база-коллектор смещен в прямом направлении, благодаря тому что к резистору базы приложен потенциал +5 В. Поэтому переход база-коллектор Т1 , как и любой pn-диод, имеющий прямое смещение, должен находиться в проводящем состоянии. Это в свою очередь обусловливает прямое смещение перехода база-эмиттер Т2, так что Т2 оказывается в насыщенном (проводящем состоянии). Каждое из этих двух противоположных состояний транзистора Т2 (отсечка и насыщение) наблюдается на самом деле для целого диапазона условий на входе. В этом смысле цепь транзистора Т2 действительно играет роль восстановителя сигнала.

Буферная часть вентиля состоит из транзистора Т3 и резистора. Потенциал базы Т3 управляется эмиттером транзистора Т2 восстановителя. Когда транзистор Т2 находится в проводящем состоянии, потенциал его эмиттера принимает некоторое положительное значение между 0 и +5 В; конкретное значение зависит от двух резисторов в цепи восстановителя. Это в свою очередь приводит к тому, что переход база-эмиттер буферного транзистора Т3 имеет прямое смещение, вследствие чего транзистор Т3 оказывается открытым. В такой ситуации на выходе вентиля наблюдается потенциал, близкий к потенциалу «земли».

С другой стороны, когда транзистор Т2 восстановительной цепи не проводит, уровень потенциала на его эмиттере оказывается «нулевым». По этой причине переход база-эмиттер транзистора Т3 не будет иметь прямого смещения, и, следовательно, Т3 будет закрыт. В этой ситуаций благодаря резистору в коллекторной цепи буфера на выходе вентиля установится потенциал, близкий к потенциалу питания +5 В. Действительная величина потенциала на выходе зависит от падения напряжения на резисторе, которое обусловлено проходящим через этот резистор током нагрузки. Поведение рассмотренного нами ТТЛ-вентиля описано в табл. 1. Если заменить значения 0 В и 5 В соответственно на 0 и 1, то мы увидим, что табл. 1 описывает поведение логического вентиля, реализующего функцию И-НЕ. Если схема имеет лишь один эмиттер на входе, то такой вентиль является инвертором.
Таблица 1 - Действие ТТЛ-вентиля, изображенного на рис. 3

А В

Состояние Т1 Состояние Т2 Состояние Т3

Выход

0 В 0 В

0 В 5 В

5 В 0 В

5 В 5 В

Открыт Закрыт Закрыт

Открыт Закрыт Закрыт

Открыт Закрыт Закрыт

Закрыт Открыт Открыт

~5 В

~5 В

~5 В

~0 В


Теперь вернемся опять к буферной части вентиля. Буфер должен быть способен пропустить ток, который необходим для правильной работы входных цепей подключенных к нему других вентилей. Существенный ток на входе ТТЛ-вентиля наблюдается лишь тогда, когда этот вход имеет низкий потенциал. В этом случае ток течет от входа управляемого вентиля к выходу управляющего вентиля. Рассмотренная нами буферная цепь удовлетворяет требованиям, предъявляемым к управляющему вентилю, если его буферный транзистор способен пропустить через себя суммарный ток, приходящий ото всех управляемых им входов, а также от своего коллекторного резистора.

Однако задержка распространения сигнала для такого вентиля будет большой из-за того, что для переключения от низкого потенциала на выходе к высокому при закрытом буферном транзисторе используется резистор. Между выходной линией вентиля и «землей» всегда образуется довольно ощутимая паразитная емкость. Эта емкость складывается не только из емкости монтажных соединений, но и из емкости на переходах транзисторов.

Паразитная емкость должна успеть зарядиться, прежде чем выход вентиля сможет перейти от низкого уровня потенциала к высокому. Ток заряда в основном течет через коллекторный резистор. Таким образом, потенциал на выходе растет экспоненциально с постоянной времени, определяемой сопротивлением резистора и паразитной емкостью. Переключение от высокого потенциала к низкому происходит значительно быстрее, поскольку емкость разряжается на землю через низкое сопротивление открытого транзистора.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17

Похожие:

1 цифровые электронные схемы 2 iconПрограмма для 10 класса «Оператор пк»
Построение таблиц истинности для логических функций. Законы алгебры логики. Логические элементы и основные логические устройства...
1 цифровые электронные схемы 2 icon1. Определить состав ядра атома (число протонов и нейтронов) для...
Составить электронные схемы, электронные и электронно-графические формулы атома магния и атома хлора
1 цифровые электронные схемы 2 icon2 Электронные таблицы
Электронные таблицы (табличные процессоры) – это прикладное программное обеспечение общего назначения, предназначенное для обработки...
1 цифровые электронные схемы 2 iconТипы промышленных зданий по объемно-планировочным решениям и их схемы
Железнодорожный транспорт. Три схемы организации внешнего железнодорожного транспорта
1 цифровые электронные схемы 2 iconРабочая программа -2012 г по курсу «Электротехника, электроника и схемотехника»
...
1 цифровые электронные схемы 2 iconСтабилизаторы напряжения (СН)
Изменения напряжения источника питания могут вызвать изменения напряжения на выходе питаемой схемы, неотличимые от тех изменений,...
1 цифровые электронные схемы 2 iconЦифровые показатели работы по циклу акушерства

1 цифровые электронные схемы 2 iconЭлектронные часы с календарем и будильником
Электронные часы предназначены для индикации теку­щего времени суток (минуты и часы), дней недели (по­недельник — воскресенье), месяца...
1 цифровые электронные схемы 2 icon1. Понятие электрической цепи, электрической схемы, схемы замещения,...
Электрическая цепь  — совокупность устройств, элементов, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы...
1 цифровые электронные схемы 2 iconПараллельное и последовательное соединение аккумуляторов что это такое?
При параллельном соединении, аккумуляторы соединяют так, чтобы положительные клеммы всех аккумуляторов были подключены к одной точке...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница