Схемотехника ТТЛШ и КМОП-транзисторной логики. Каскадное соединение дешифраторов, страница 2

Рассмотрим принцип работы ключа ЭСЛ. Положим, что проходные ВАХ обоих транзисторов идентичны и имеют следующий вид (при линейно-ломанной аппроксимации):

Для дифференциального каскада эта же ВАХ будет иметь такой вид, как показано на нижнем рисунке:

Ещё одной особенностью показанной на схеме является подключение источника питания. Такое подключение приводит к тому, что логический элемент работает в области отрицательных напряжений, при этом тип логики может быть как позитивный, так и негативный.

Т.о. изменение напряжений в схеме при переключении может быть проиллюстрировано при помощи следующего графика:

Опорное напряжение U_оп подается на базу транзистора VT 2.

Рассмотрим напряжение на коллекторе транзистора VT 1. Его верхний уровень почти равен нулю, а нижний некоторому отрицательному напряжению. Поскольку верхний уровень напряжения соответствует уровню логической единицы, то очевидно, что напряжения одинаковых логических уровней на входе и выходе существенно различаются, даже при малом значении опорного напряжения. Для устранения этого недостатка на выходах U₁ и U₂ подключают дополнительные источники напряжения смещения. Величина напряжений этих источников выбирается равной уровню логической единицы на входе. При этом ситуация изменяется, что отражено на следующем графике:

Т.о. E_см=U¹_вх.

Перенесем точку "А" на прямую, проведенную из нуля под углом 45^о, т.е. в положение А'. При этом вся картина смещается вниз на величину Е_см. Поскольку прямая проведена под углом 45^о, уровни логической единицы на входе и выходе оказываются одинаковыми, так же, как и уровни логического нуля.

На практике роль источника смещения в ЭСЛ выполняет падение напряжения на база-эмиттерном переходе выходных эмиттерных повторителей. Т.о. . Для повышения помехоустойчивости разность напряжений логических уровней выбирается не 0,4 В, а 1 В, т.е. напряжение, соответствующее уровню логического нуля, получается равным (–1,7) В. Опорное напряжение выбирается равным (–1,2) В.

Рассмотрим принципиальную электрическую схему логического элемента ЭСЛ.

На входе логического элемента установлен дифференциальный каскад, причем для получения нескольких входов одно из плеч выполнено в виде параллельно соединенных транзисторов.

Приведенную схему модно условно разделить на следующие функциональные узлы:

Ø Многовходовой дифференциальный каскад (VT1, VT2, VT3).

Ø Генератор опорного напряжения эмиттерных повторителей (VT4, R3).

Режим транзистора VT4 по постоянному току задается делителем напряжения (R4, R5, VD1, VD2). Диоды VD1, VD2 обеспечивают температурную стабилизацию режима.

Ø Эмиттерные повторители (VT5, VT6). База-эмиттерные переходы этих

Транзисторов выполняют роль источников постоянного напряжения смещения Е_см. Их нагрузкой служат сопротивления R6 и R7, соответственно. С этих резисторов снимаются выходные напряжения у₁ и у₂, причем .

Рассмотренный логический элемент выполняет следующую функцию. Если на обоих входах – логический ноль, то транзисторы VT1 и VT2 – оба заперты и на их коллекторах – высокий потенциал, следовательно, транзистор VT3 – открыт и на его коллекторе – низкий потенциал. Поэтому транзистор VT5 – открыт, а VT6 – заперт. Т.о. на выходе у₁ действует высокий потенциал, а на выходе у₂ – низкий. Если хотя бы на одном из входов появится уровень логической единицы, то левое плечо дифференциального каскада откроется, а правое закроется и состояния выходов изменится на противоположное. Такая логика работы соответствует логической функции ИЛИ с дополнительным инверсным выходом, т.е. .