Конспекты лекций по цифровой электронике. Насыров И.А. - 43 стр.

                            y = x0 x1 K xn −1.                             (8.8)
       Рассмотрим более подробно назначение отдельных элементов схемы.
       Выполнение выходного каскада по двухтактной схеме позволяет решить
одновременно две задачи:
•   повысить быстродействие элемента. Нагрузка БЛЭ, как правило, носит
    емкостной характер, и применение двухтактного выходного каскада позволяет
    увеличить ток перезаряда емкости нагрузки;
•   снизить потребление. В установившемся режиме лог. 0 через выходной каскад
    протекает только ток нагрузки.                                                 Рис. 8.7. Шунтирование шины питания БЛЭ ТТЛ дополнительными конденсаторами
       Во входной цепи многоэмиттерного транзистора VT1 включены                          Следует отметить еще одну особенность применения БЛЭ ТТЛ. Согласно
дополнительные диоды VD0 – VDn-1, которые защищают элемент от появления на его     приведенному алгоритму работы, если вход элемента остается неподключенным к
входе недопустимых напряжений обратной полярности.                                 источнику сигнала, можно считать, что на него подан сигнал лог. 1. Однако на
       Нелинейная цепь коррекции R3, R4 и VT3 позволяет увеличить                  практике неиспользуемые входы элементов ТТЛ рекомендуется не оставлять
быстродействие элемента и приблизить его АПХ к прямоугольной. Последнее            свободными, а через дополнительный резистор Rдоп подключать к выводу +Uп. В
улучшает формирующие свойства элемента. Рассмотрим ее работу. Принцип              противном случае, элемент будет обладать большим входным сопротивлением в
действия данной цепи основан на зависимости ее сопротивления от состояния          состоянии лог. 1, что резко увеличивает вероятность воздействия на него помех, и
транзистора VT5. Если этот транзистор заперт, то транзистор нелинейной цепи        снижает надежность работы логического устройства. Обычно один резистор
коррекции VT3 также заперт. Суммарное сопротивление цепи, шунтирующей              используется для подключения нескольких входов ЛЭ. В этом случае его
эмиттерный переход транзистора VT5, в основном определяется сопротивлением         сопротивление может быть найдено из условия
резистора R3, которое велико. Поэтому на начальном этапе формирования на выходе                                            U п − U вх min
элемента напряжения лог. 0 весь эмиттерный ток транзистора VT2 втекает в базу                                     Rдоп ≤                  ,
транзистора VT5, что форсирует его включение. После включения VT5 насыщается и
                                                                                                                             nI вх max
VT3, шунтируя эмиттерный переход транзистора VT5 низкоомным сопротивлением         где n – число входов БЛЭ, подключаемых к резистору.
резистора R4. Это, во-первых, уменьшает степень насыщения транзистора VT5 и, во-   Интегральные параметры БЛЭ определяют уровень развития и совершенства
вторых, при последующем выключении увеличивает ток, удаляющий из базовой           технологии и схемотехники, а также качество ИС. Рассмотрим два из них – энергию
области этого транзистора избыточный заряд неосновных носителей. Оба этих          переключения и степень (уровень) интеграции.
фактора способствуют снижению времени рассасывания транзистора VT5, что                    Энергия переключения определяется как произведение средней мощности,
повышает быстродействие элемента.                                                  потребляемой ЛЭ, на среднее время задержки распространения импульса
       Следует отметить, что в момент переключения БЛЭ в его выходной цепи                                              Wτ = Pпотрtз ср ,                      (8.9)
протекает так называемый «сквозной ток», обусловленный тем, что в течение
интервала рассасывания запираемого транзистора оба транзистора выходного           обычно она измеряется в пикоджоулях (мВт⋅нс).
двухтактного усилителя оказываются насыщенными. Это приводит к тому, что ток              По мере совершенствования схемотехники и технологии энергия Wτ
потребления элемента имеет явно выраженный импульсный характер. Поэтому с          уменьшается. По имеющейся на сегодняшний день статистике уменьшение
увеличением частоты переключения среднее значение тока, потребляемого              происходит со скоростью полтора порядка за десять лет.
элементом, растет. Растет и его суммарная потребляемая мощность. Кроме этого,             Уровень Wτ свидетельствует о том, что на данном этапе развития технологии и
протекание импульсов тока за счет действия индуктивности соединительных            схемотехники увеличение быстродействия ИС всегда связанно с увеличением
проводов (Lпр на рис. 8.7) может привести к появлению ложных срабатываний          потребляемой мощности и, наоборот, снижение потребляемой мощности
соседних элементов (внутренние помехи).                                            одновременно ведет к падению быстродействия.
       Для ограничения величины «сквозного тока» в коллекторную цепь VT4                  Степень интеграции N характеризует число элементарных ЛЭ (обычно
включен резистор R5. Однако чрезмерное увеличение сопротивления этого резистора,   двухвходовых), расположенных на одном кристалле ИС. Численное значение N
во-первых, увеличивает мощность, рассеиваемую в элементе, и, во-вторых,            определяется выражением
уменьшает его нагрузочную способность. Поэтому для исключения действия помех                                             N = lg K ,                             (8.10)
шины питания должны выполняться с малой собственной индуктивностью и по всей       где K – количество элементов в ИС. В настоящий момент существуют ИС 6-й степени
длине шунтироваться дополнительными конденсаторами Cдоп с малой паразитной         интеграции.
индуктивностью (как правило, керамическими) (рис. 8.7). Использование такого              Все ИС ТТЛ, выпускаемые отечественной промышленностью в настоящий
технического решения позволяет свести к минимуму действие на устройство            момент можно разделить на следующие группы:
внутренних помех.                                                                   •   стандартные – серия 155;
                                       85                                                                                    86