Задача разработчика
ИЛС (любых типов) состоит в определении функциональных параметров схемы с
учётом существующего разброса параметров транзисторов и допустимого разброса
параметров переключения. Как было показано, максимальная степень насыщения определяет увеличение задержки
переключения и должна быть определена, исходя из этого условия. Минимальная
величина
связана с помехоустойчивостью к
открывающей помехе, например, при
помехоустойчивость
примерно равна
. Кроме того, используемая
микроэлектронная технология изготовления ИЛС определяет вероятный разброс
коэффициентов усиления
. В этих условиях
параметры ИЛС должны определяться по (3.3.2) для наихудшего случая.
Определим величину коэффициента разветвления (нагрузочной способности) РТЛ, используя (3.3.2):
. (3.3.3)
В этом выражении для наихудшего
случая , и заданная по условиям
помехоустойчивости величина
должна реализовываться
при единственном открытом транзисторе схемы-нагрузки
.
При этом нагрузочная способность ИЛС определяется неравенством:
. (3.3.4)
По мере открытия «посторонних»
информационных входов в схеме-нагрузке уменьшается коллекторный ток с соответствующим увеличением степени
насыщения. В результате коэффициент объединения по входу
ограничивается допустимой по условиям
быстродействия величиной степени насыщения
и
максимальным коэффициентом усиления
. Подставляя
в (3.3.3), получим
. (3.3.5)
Таким образом,
степень насыщения транзисторов в РТЛ схемах изменяется пропорционально числу
входов схемы (разброс значений при современной
микроэлектронной технологии невелик).
Статическая мощность
потребления РТЛ определяется для транзисторов в состоянии насыщения как , а для закрытых транзисторов как
. Как отмечалось в 2.2.8, в стохастическом
процессе переключения ИЛС эти мощности усредняются. В микроэлектронной схеме
усреднение расходуемой мощности естественно происходит между близко
расположенными элементами. Отмечалось также, что топологическая близость
переключаемых элементов уменьшает скачки тока в цепях питания и тем снижает
генерирование помех другим схемам цифрового устройства.
Схемы РТЛ были первыми ИЛС, выпускавшимися отечественной промышленностью. Они были представлены сериями 112, 113, 114, обладавшими малой потребляемой мощностью, близкой к 1 мВт, но большим временем задержки около 100-400 нс. В современных ИЛС структура РТЛ используется многообразно.
3.4. Интегральные схемы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ)
3.4.1. Базовый элемент ТТЛ
При знакомстве с ИЛС, выполняющими логическую операцию И, были рассмотрены схемы с диодами (рис.3.3). Развитие этой схемотехники в соответствии с возможностями микроэлектронной технологии привело к созданию одного из наиболее распространённых видов ИЛС - транзисторно-транзисторной логики. Базовый элемент ТТЛ показан на рис.3.7.
Рис.3.8
При создании ТТЛ был разработан
многоэмиттерный транзистор , число эмиттеров
которого определяет число
входных переменных ИЛС.
Многоэмиттерный транзистор используется в режиме переключения тока,
протекающего от источника
через резистор
. Если на все входы
поданы
единичные значения переменных, то все эмиттерные входы
закрыты,
ток от источника
через резистор
поступает в базу транзистора
и переводит его в режим насыщения
(логическая операция И-НЕ). Если хотя бы на один из входов
подаётся нулевое напряжение,
соответствующий эмиттерный переход открывается, и ток через резистор
переключается в этот эмиттер. Надёжное
переключение возможно, если напряжение логического нуля входа
в сумме с напряжением эмиттерного перехода
многоэмиттерного транзистора меньше, чем напряжение открытия базового
перехода
. Для достижения этого в цепь базы
устанавливают диод
.
Считая напряжения открытия переходов база-эмиттер многоэмиттерного транзистора,
транзистора
и диода
равными
, определим помехоустойчивость к
запирающей помехе
, где
-
напряжение на насыщенном транзисторе схемы – генератора, присоединённой к входу
.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.