Расчет транзисторно-транзисторной логики схемы И-НЕ

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ  РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по

Микроэлектронике

Факультет: РЭФ

Группа: РМ2-52

Студент: Касимкин П.В.

Преподаватель: Коробков Д.В.

Дата защиты: «__»_________ 2008 г.

Отметка о защите:

Новосибирск,  2008 г

Вариант №6

Расчет ТТЛ схемы И-НЕ.

Исходные данные: Питание 5в, входов 2, коэффициент разветвления 5, использовать транзисторы КТ315.

Составление и обоснование схемы

Где МЭТ(многоэмиттерный транзистор) используется для увеличения помехоустойчивости и быстродействия логического элемента и дополнительно увеличивает скорость рассасывания неосновных носителей, накопленных в базе Т. При низком уровне сигнала хотя бы на одном из входов МЭТ, соответствующий переход база-эммитер смещается в прямом направлении и МЭТ находится в состоянии насыщения. Ток, задаваемый в его базу через резистор R1, проходит в цепь эммитера. При этом коллекторный ток многоэммитерного транзистора, базовый для Т, мал и равен Iкбо, следовательно,  транзистор Т закрыт. Несмотря на упрощённую технологию изготовления эта схема не нашла широкого применения из-за низкой помехоустойчивости, малой нагрузочной способности и малого быстродействия при работе на ёмкостную нагрузку.

Наибольшее распространение получили схемы ТТЛ-типа со сложным инвертором. Она водержит следующие основные части: входную, реализующую функцию И и состоящую из резистора R1  и МЭТ; сложный инвертор, состоящий из фазоразделительного каскада (резистор R2, R3 и транзистор T1) и выходного усилителя(резистор R4, диод Д, транзисторы Т2, Т3).  Входная часть (R1 и МЭТ) заменяет диодно-резисторную схему совпадения и один из диодов смещения в схеме ДТЛ-типа. Компоненты R2, R4, T2 и Д образуют эмиттерный повторитель, который обеспечивает уровень «1» при значительных токах, вытекающих из схемы. Резистор R4 является защитным и предохраняет элемент от поломки при случайном замыкании выхода конкретного элемента на землю, а, кроме того, резистор R4 ограничивает ток в цепи коллектора  транзистора Т2 при переключении элемента.

Резистор R3 обеспечивает надёжное запирание транзистора T3. Когда на всех входах действуют уровни «1», транзисторы Т1 и Т3 работают в насыщенном режиме, причем транзистор Т3 способен принять значительный ток нагрузки, втекающий в схему, без выхода из режима насыщения.

Диод Д обеспечивает надежное закрытое состояние транзистора Т2 при открытом и насыщенном Т3.

Диоды Д1, Д2 поставлены, чтобы при отрицательном напряжении на входе не пробить транзистор.

Рассмотрим работу схемы:

1.X1=0.4 В, X2=0.4 В. Открыт и насыщен МЭТ, но переход коллектор-база транзистора Т1 под высоким потенциалом, поэтому ток коллектора МЭТ мал и определяется только Iкбо. Напряжение на базе транзистора Т1 будет отрицательным, благодаря коллекторному переходу транзистора МЭТ и база-эммитерного Т1 и Т3, что обеспечивает надёжное запирание Т1. Следствием того, что транзистор Т1 закрыт, является то, что в транзистор Т3 поступает малый ток, недостаточный для его открывания. Следовательно, Т3 закрыт и на выходе образуется напряжение высокого уровня

2.X1=0.4 В, X2=2.5 В. Если хотя бы на одном входе низкий потенциал, то ток будет стекать по этой ветви. Так же транзисторы Т1 и Т3 будут закрыты, так как переход коллектор-эммитер будет под высоким потенциалом,T2 открыт, следовательно на выходе будет «1».

3.X1=2.5 В, X2=2.5 В. При повышении потенциала на входе эммитеры МЭТ не получат открывающего тока смещения (из-за недостаточной разности потенциалов) и он находится в инверсном режиме. Инверсный режим определяется тем, что база-эммитерный переход смещен в обратном направлении, а база-коллекторный в прямом. При этом ток, задаваемый в базу МЭТ через R1, проходит от источника питания в цепь коллектора и далее в базу транзистора Т1. Ток коллектора будет равен сумме тока базы и тока эммитера: Iк=Iб+Iэ= Iб(1+β_i). Напряжение на базе транзистора Т1 будет положительным. Вследствие этого транзистор Т1, а потом и Т3, открывается и входит в насыщение и на выходе образуется низкий уровень потенциала. При этом Т2 закрыт.

Расчет схемы.

По условию используем транзисторы КТ315.

Возьмем КТ315Е, обладающий следующими параметрами:

1. Рассчитаем R3:

2. Рассчитаем R2:

При насыщении Т1 примерно выполняется следующее соотношение

3. Рассчитаем R1:

Знаменателем можно пренебречь.

4. Находим R4:

Список литературы

1.  «Расчёт электронных схем. Примеры и задачи». Г.И.Изъюрова-М.:В.Ш.,1987

2 .  «Расчет элементов цифровых устройств» Л.Н.Преснухин – М.:В.Ш.,1991

3.   Курс лекции по дисциплине «Микроэлектроника»