Схемотехника ТТЛШ и КМОП-транзисторной логики. Каскадное соединение дешифраторов, страница 3

 Для получения логической функции "И" используют тот же логический элемент, но при этом используется негативная логика по правилу де'Моргана. Т.е. если на входы этого логического элемента подать переменные  и , то получим логическую функцию "И" в позитивной логике: .

Т.о. один и тот же логический элемент может реализовать различные логические функции, согласно правилу де'Моргана. Этому способствует наличие двух выходов прямого и инверсного.

Резисторы R1 и R2, которые, в принципе, могут отсутствовать, позволяют оставлять входы А и В не присоединенными, что эквивалентно подаче уровня логического нуля.

В различных модификациях усложнение электрической схемы осуществляется в двух направлениях:

1)  Вместо R_э реализуется ГСТ на транзисторах, при этом возрастает

стабильность тока, а уровень помех снижается.

2)  Выходные эмиттерные повторители строятся на составных транзисторах,

что делает их более мощными, а так же увеличивает быстродействие.

Основной принцип построения логических элементов ЭСЛ не меняется.

Схемотехника МОПТЛ.

Логический элемент ИЛИ-НЕ на полевых транзисторах

с каналом n-типа.

В этом типе логики основным базовым элементом является ключ на полевых транзисторах с каналом n-типа. Схема такого ключа приведена на следующем рисунке:

Транзистор VT2 является динамической нагрузкой ключа. Замена обычного резистора на полевой транзистор в качестве нагрузки позволило решить сразу две задачи:

1.  технологически на кристалле полупроводника выполнить пассивный

резистор оказывается гораздо сложнее, чем транзистор любой сложности;

2.  полевые транзисторы обеспечивают меньшее усиление по сравнению с

биполярными, а наличие динамической нагрузки позволяет скомпенсировать этот недостаток.

Особенностью применения полевых транзисторов является наличие порогового напряжения U_пор. Так вот, если входное напряжение меньше порогового, то выходное напряжение равно примерно напряжению питания, т.е. если U_вх<U_пор, то U_вых≈Е_к. Если входное напряжение оказывается больше порогового, то выходное напряжение примерно равно нулю. Т.о. данный ключ работает с инверсией (логический элемент НЕ), т.е. .

Напряжение питания ключа должно выбираться в несколько раз больше порогового. Поэтому ключи на МОП транзисторах устойчиво работают при напряжении источника питания от 5 В до 15 В. Кроме того, такие ключи имеют очень большое входное сопротивление и поэтому слабо нагружают предыдущий каскад.

Основным недостатком МОПТЛ является низкое быстродействие, которое обусловлено большим значением выходной емкости.

Рассмотрим работу логического элемента ИЛИ-НЕ МОПТЛ. Электрическая схема двухвходового элемента изображена на следующем рисунке:

Рассмотрим принцип работы данного логического элемента. Если на обоих входах действует низкий логический уровень, т.е. для положительной логики работы напряжение на обоих входах меньше порогового, то оба входных транзистора заперты и на выходе – логическая единица. Если хотя бы на один из входов подать высокий логический уровень, то транзистор подключенный к этому входу откроется, через динамическую нагрузку потечет ток и на транзисторе VT3 образуется падение напряжения, а на выходе логического элемента установится нулевое состояние.

Теперь рассмотрим работу логического элемента И-НЕ, схема которого изображена на следующем рисунке: