Конспекты лекций по цифровой электронике. Насыров И.А. - 45 стр.

возможностей. Диоды VD1, VD2 в задающей цепи источника эталонного напряжения                                 Из сказанного следует, что рассмотренная схема реализует по выходу y2
служат для термокомпенсации напряжения UOП.                                                            операцию ИЛИ-НЕ, а по выходу y1 – операцию ИЛИ
                                                                                                                                      y1 = (x0 + x1 + L + xn −1 ),
                                                                                                                                                                                  (8.15)
                                                                                                                                      y2 = ( x0 + x1 + L + xn −1 ).
                                                                                                                Резисторы R0 - Rn-1, включенные между базами транзисторов VT1 - VTn и
                                                                                                       выводом -Uп, обеспечивают запертое состояние этих транзисторов при отсутствии
                                                                                                       входного сигнала. Это позволяет не беспокоиться о подключении неиспользуемых
                                                                                                       входов ИС к выводам источника питания.
                                                                                                                Особенностью схемотехнического построения элементов ЭСЛ является
                                                                                                       использование для подключения общей шины собственно токового переключателя и
                                                                                                       выходных эмиттерных повторителей различных выводов ИС. Потребляемый ток,
                                                                                                       протекающий в этих цепях, имеет качественно различный характер. Как было
                                                                                                       отмечено ранее, в принципе работы токового ключа заложено потребление
                                                                                                       принципиально постоянного тока, так как его работа связана с перераспределением
                                                                                                       тока эмиттерного резистора RЭ (см. рис. 8.8). Эмиттерные же повторители
       Рис. 8.9. Принципиальная электрическая схема БЛЭ ЭСЛ ИС серии 500                               потребляют импульсный ток. К тому же для улучшения частотных свойств
Принцип действия и функциональные возможности БЛЭ ЭСЛ. Предположим,                                    сопротивления резисторов, подключаемых к выводам y1 и y2 ИС, выбираются весьма
что на все входы схемы рис. 8.9 x0, …, xn-1 подано напряжение, близкое к –Uп. Тогда                    малыми (Rвнеш = 75 ... 100 Ом). Поэтому совместное питание этих цепей из-за малой
транзисторы VT1 - VTn будут заперты. Весь ток резистора Rn+2 протекает через                           величины логического перепада может приводить к ложному срабатыванию соседних
транзистор VTn+1, к выводу базы которого приложено напряжение Uоп. Этот                                элементов, т. е. к появлению сбоев при обработке информации (внутренних помех).
транзистор поддерживается в активном режиме работы за счет действия глубокой                           Разделение цепей питания позволяет устранить этот недостаток.
последовательной отрицательной обратной связи по току. Если не учитывать                                        Раздельное питание токовых ключей и выходных эмиттерных повторителей
обратные токи коллекторных переходов транзисторов VT1 - VTn, через резистор Rn                         позволяет дополнительно решить задачу снижения мощности, рассеиваемой в
протекает только базовый ток транзистора VTn+2 выходного эмиттерного повторителя.                      реальной аппаратуре. Так как выходное напряжение элемента лежит в диапазоне -0,9
Следовательно, напряжение на выходе близко к нулевому                                                  ... -1,7 В, то для питания внешних резисторов может быть использовано напряжение,
                                                                                                       не превышающее 2 В. Такое решение при малых сопротивлениях Rвнеш позволяет
                             U y 2 = − I Б VT Rn − U БЭ VT .
                                                        n +3
                                                                              (8.12)
                                                                           n +3                        значительно уменьшить бесполезные потери мощности.
Численно напряжение Uy2 примерно равно –0,9 В.                                                         Способы повышения быстродействия БЛЭ ЭСЛ. Инерционность, обусловленная
      Через резистор Rn+1 кроме базового тока транзистора VTn+4 протекает ток                          временем рассасывания биполярного транзистора, в БЛЭ ЭСЛ отсутствует, поэтому
I К VTn+1 ,    примерно равный IЭ. Эти токи создают на резисторе Rn+1 падение                          повышение быстродействия может быть достигнуто уменьшением входной емкости и
                                                                                                       суммарной емкости коллекторного узла схемы. Данный способ реализован в так
напряжения, равное                                                                                     называемых элементах Э2СЛ. Идея их построения состоит в отказе от применения
                                                   ⎡ (I h )          ⎤
                       (              )
              U Rn+1 = I К n+1 + I Б n+1 ⋅ Rn +1 = ⎢ Э 21Э + I Б n+4 ⎥ ⋅ Rn +1 ≈ I Э Rn +1.
                                                                                                       эмиттерных повторителей в выходной цепи элемента и переносе их в его входную
                                                                                                       цепь. При этом емкость нагрузки эмиттерного повторителя, т.е. собственно входная
                                                   ⎣ (h21Э + 1)      ⎦                                 емкость токового переключателя при пересчете в его входную цепь, уменьшается в
      Это напряжение преобразуется выходным эмиттерным повторителем на                                 h21Э раз (Cвх= Cн/h21Э). Элемент такого типа обладает уменьшенной энергией
транзисторе VTn+4 в выходное напряжение Uy1, определяемое выражением                                   переключения.
                                 U y1 ≈ −U БЭVT − I Э Rn+1.    n+ 4
                                                                     (8.13)                                                                                                 Таблица 8.2
Численно напряжение Uy1 примерно равно –1,7 В.                                                                                 Основные параметры БЛЭ ЭСЛ
      Если хотя бы на один из входов схемы x0, …, xn-1 подано напряжение,                                Тип                     tзр ср    Pпотр     Uпом             Uлп        Uп
                                                                                                                    Серия
превышающее по уровню Uоп (-1,3 В), соответствующий транзистор VT перейдет в                           элемента                  (нс)     (мВт)      (мВ)             (В)        (В)
активный режим работы. Его ток будет равен току IЭ, что приведет к смене уровней                                  500              2        25     130…160            0,8        5,2
выходного напряжения                                                                                   ЭСЛ
                                                                                                                  1500
                                             U y 2 = −U БЭ VTn+3 − I Э Rn ,                            Э2СЛ           -        0,5…0,8          5         130…160     0,6         5,2
                                                                                              (8.14)
                                                                                                       МЭСЛ           -        0,5…0,8          5          40…50      0,4        2…3
                                          U y1 = − I Б VTn+4 Rn + 4 − U БЭ VTn+4 .
                                                     89                                                                                         90