Импульсные устройства. Основные понятия и определения импульсной техники. Электронные ключи. Интегральные логические схемы, страница 28

Рис. 3.15

Поэтому рекомендуемым способом закрытия неиспользуемых входов является использование дополнительного ТТЛ инвертора (рис.3.15). При заземлении его входов на выходе образуется стандартное напряжение логической единицы, которое используется для закрытия неиспользуемых входов ТТЛ в составе разрабатываемого цифрового устройства. Число таких входов при закрытом инверторе может быть большим и потребуется единственный дополнительный элемент на конструктивной единице разрабатываемого устройства.

3.5. Интегральные логические схемы эмиттерно связанной логики

Широко распространены ИЛС, называемые  схемами  эмиттерно связанной логики (ЭСЛ, ECL) , отличающиеся высоким быстродействием.

3.5.1. Базовым элементом  ЭСЛ является схема переключателя тока, представляющая симметричное соединение двух транзисторов с общим резистором в эмиттерной цепи (рис.3.16). При входном напряжении , равном опорному напряжению , приложенному к базе , в обоих транзисторах протекают одинаковые токи. Транзисторы открыты и находятся в активном режиме. При  увеличении  происходит  увеличение эмиттерного тока . Поскольку транзистор  по отношению к воздействию со стороны эмиттера включён по схеме с общей базой, он имеет входное сопротивление   величиной в несколько десятков Ом, много меньшее, чем . Поэтому приращение тока  практически целиком замыкается через эмиттер   и приводит  к такому же уменьшению тока  (и наоборот). На рис. 3.17  показано изменение токов  и  при изменении напряжения .  Суммарный ток  в схеме рис.3.16 при переключении не изменяется, что, как отмечалось,  относится к достоинствам ИЛС,  т.к. отсутствуют скачки тока в цепи питания и поэтому не создаётся помех другим схемам.

Рис. 3.16

При рассмотрении свойств базо-эмиттерного  перехода в 2.1.1  было показано, что изменение тока транзистора в активном режиме в 10 раз требует изменения напряжения база-эмиттер на 80-100 мВ.  Поэтому интервал изменения напряжения  в схеме переключателя тока, требуемый для переключения транзисторов из открытого состояния в закрытое  (рис.3.17),  составляет  малую  величину около 200 мВ. 

Рис. 3.17

При превышении входным напряжением  величины  больше, чем на мВ  транзистор  закрывается и на его выходе устанавливается напряжение логической единицы .   Величина этого напряжения в цепочках  ИЛС должна определяться с учётом присоединения входа последующей схемы-нагрузки.

Напряжение на входе переключателя тока  создаётся присоединением выхода предыдущей схемы-генератора, в которой транзистор  , создающий  напряжение логической единицы, закрыт. Таким образом, входная цепь переключателя тока рис.3.16 может быть представлена резистором .

По схеме рис.3.16 определим базовый ток :

,                   (3.5.1)

где   -  входное  сопротивление  с учётом сопротивления в эмиттерной цепи, подобно схеме эмиттерного повторителя. Ток коллектора насыщения открытого   равен

.                                            (3.5.2)

В схемах переключателя тока сопротивление  значительно превышает , поэтому , сравнивая (3.5.1) и (3.5.2), определяем, что  , т.е. открытый транзистор близок к насыщению, но не достигает его, поскольку степень насыщения . 

            Заметим, что это свойство вызвано наличием сопротивления  и подобно свойству эмиттерного повторителя, который невозможно ввести в режим насыщения, если напряжение на его базе не превышает напряжения питания Е.  Кроме того всегда полезно понимать, что количественно маловажная добавка единицы в множитель  при анализе транзисторных схем является указанием на учёт свойств   эмиттерной цепи.

Как отмечалось, нахождение открытых транзисторов в активном режиме исключает  этап задержки при переключении и является одним из факторов, способствующих быстродействию ЭСЛ.

Для   последующего примем как типовые величины: напряжение питания  В, , напряжение базо-эмиттерного перехода вблизи режима насыщения В  и напряжение коллектора   при этом .         Сопротивление  выбирается из условия допустимого тока потребления схемы  .  Ограничивая мощность потребления величиной  мВт,  определим типовую величину  кОм.