İstənilən rəqəmsal mikrosxemlər ən sadə məntiqi elementlər əsasında qurulur:
Rəqəmsal məntiq elementlərinin dizaynını və işini daha yaxından nəzərdən keçirək.
İnverter
Ən sadə məntiq elementi giriş siqnalını sadəcə olaraq tam əks qiymətə dəyişdirən çeviricidir. Aşağıdakı formada yazılır:
bar giriş dəyərinin üstündədir və onun əksinə dəyişikliyi bildirir. Eyni hərəkəti Cədvəl 1-də verilmiş istifadə etməklə yazmaq olar. İnverterin yalnız bir girişi olduğundan, onun həqiqət cədvəli yalnız iki sətirdən ibarətdir.
Cədvəl 1. İnverter məntiq elementinin həqiqət cədvəli
| In | Out |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
Məntiqi bir çevirici olaraq, bir tranzistoru (və ya sahə effektli tranzistor üçün mənbə) birləşdirən sadə gücləndiricidən istifadə edə bilərsiniz. Bipolyar n-p-n tranzistorda hazırlanmış çeviricinin məntiq elementinin sxematik diaqramı Şəkil 1-də göstərilmişdir.
Şəkil 1. Ən sadə məntiq çeviricisinin sxemi
Məntiq çevirici çipləri müxtəlif siqnalların yayılma müddətinə malik ola bilər və müxtəlif növ yüklərdə işləyə bilər. Onlar bir və ya bir neçə tranzistorda hazırlana bilər. Ən çox yayılmış məntiq elementləri TTL, ESL və CMOS texnologiyalarından istifadə etməklə hazırlanır. Amma məntiq elementinin sxemindən və onun parametrlərindən asılı olmayaraq, hamısı eyni funksiyanı yerinə yetirir.
Tranzistorların işə salınması xüsusiyyətlərinin yerinə yetirilən funksiyanı gizlətməməsini təmin etmək üçün məntiqi elementlər üçün xüsusi simvollar - şərti qrafik simvollar tətbiq edilmişdir. çevirici Şəkil 2-də göstərilmişdir.
Şəkil 2. Məntiqi çeviricinin qrafik təyinatı
İnvertorlar demək olar ki, bütün rəqəmsal mikrosxemlərdə mövcuddur. Yerli mikrosxemlərdə çeviricilər LN hərfləri ilə təyin olunur. Məsələn, 1533LN1 çipində 6 çevirici var. Xarici mikrosxemlər mikrosxemin növünü göstərmək üçün rəqəmsal təyinatdan istifadə edirlər. Tərkibində çeviriciləri olan çip nümunəsi 74ALS04-dür. Mikrosxemin adı onun TTL mikrosxemlərinə (74) uyğun olduğunu, təkmilləşdirilmiş aşağı güclü Schottky texnologiyasından (ALS) istifadə edilərək istehsal edildiyini və çeviriciləri (04) ehtiva etdiyini əks etdirir.
Hal-hazırda, bir məntiqi elementi, xüsusən də bir çeviriciyi ehtiva edən səthə quraşdırılmış mikrosxemlər (SMD mikrosxemləri) daha çox istifadə olunur. Məsələn, SN74LVC1G04 çipi. Mikrosxem Texas Instruments (SN) tərəfindən istehsal olunub, TTL mikrosxemlərinə (74) uyğun gəlir, aşağı gərginlikli CMOS texnologiyasından (LVC) istifadə etməklə istehsal olunub, yalnız bir məntiq elementindən (1G) ibarətdir, o, çeviricidir (04).
Ters çevrilən məntiq elementini öyrənmək üçün geniş yayılmış radioelektron elementlərdən istifadə etmək olar. Beləliklə, adi açarlar və ya keçid açarları giriş siqnalı generatoru kimi istifadə edilə bilər. Həqiqət cədvəlini öyrənmək üçün hətta adi bir teldən istifadə edə bilərsiniz, biz alternativ olaraq bir enerji mənbəyinə və ümumi bir telə bağlayacağıq. Aşağı gərginlikli lampa və ya cərəyanı məhdudlaşdıran lampa ilə ardıcıl birləşdirilmiş LED məntiqi zond kimi istifadə edilə bilər. Bu sadə radioelektron elementlərdən istifadə etməklə həyata keçirilən çeviricinin məntiqi elementinin öyrənilməsinin sxematik diaqramı Şəkil 3-də göstərilmişdir.
Şəkil 3. Məntiq çeviricisinin öyrənilməsi diaqramı
Şəkil 3-də göstərilən rəqəmsal məntiq elementinin öyrənilməsi üçün diaqram həqiqət cədvəli üçün məlumatları vizual olaraq əldə etməyə imkan verir. Bənzər bir araşdırma, invertorun rəqəmsal məntiq elementinin daha tam xüsusiyyətlərində aparılır, məsələn, giriş siqnalının gecikmə vaxtı, çıxış siqnalının kənarlarının qalxma və enmə sürəti, bir impuls generatoru və bir siqnal istifadə edərək əldə edilə bilər. osiloskop (tercihen iki kanallı osiloskop).
Məntiq qapısı "AND"
Növbəti ən sadə məntiqi element "AND" məntiqi vurma əməliyyatını həyata keçirən dövrədir:
F(x 1 ,x 2) = x 1 ^x 2burada ^ simvolu və məntiqi vurma funksiyasını bildirir. Bəzən eyni funksiya fərqli formada yazılır:
F(x 1 ,x 2) = x 1 ^x 2 = x 1 ·x 2 = x 1 &x 2 .Eyni hərəkət Cədvəl 2-də verilmiş həqiqət cədvəlindən istifadə etməklə yazıla bilər. Yuxarıdakı düstur iki arqumentdən istifadə edir. Buna görə də bu funksiyanı yerinə yetirən məntiq elementi iki girişə malikdir. "2I" olaraq təyin olunur. "2I" məntiqi elementi üçün həqiqət cədvəli dörd sətirdən ibarət olacaq (2 2 = 4).
Cədvəl 2. “2I” məntiqi elementinin həqiqət cədvəli
| In1 | In2 | Out |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Yuxarıdakı həqiqət cədvəlindən göründüyü kimi, bu məntiq elementinin çıxışında aktiv siqnal yalnız həm X, həm də Y girişlərində olanlar olduqda görünür. Yəni bu məntiqi element həqiqətən “AND” əməliyyatını həyata keçirir.
2I məntiq elementinin necə işlədiyini başa düşməyin ən asan yolu Şəkil 2-də göstərildiyi kimi ideallaşdırılmış elektron idarə olunan açarlar üzərində qurulmuş dövrədir. Göstərilən dövrə diaqramında cərəyan yalnız hər iki açar bağlandıqda və buna görə də birlik səviyyəsinə çatdıqda axacaq. onun çıxışında yalnız girişdə iki ədəd görünəcək.
Şəkil 4. "2I" məntiqi elementinin sxematik diaqramı
Dövrə diaqramlarında “2I” məntiqi funksiyasını yerinə yetirən sxemin şərti qrafik təsviri Şəkil 3-də göstərilmişdir və bundan sonra “AND” funksiyasını yerinə yetirən sxemlər məhz bu formada göstəriləcəkdir. Bu şəkil məntiqi vurma funksiyasını həyata keçirən cihazın xüsusi sxemindən asılı deyil.
Şəkil 5. “2I” məntiqi elementinin simvolik qrafik təsviri
Üç dəyişənin məntiqi vurma funksiyası eyni şəkildə təsvir edilmişdir:
F(x 1 ,x 2 ,x 3)=x 1 ^x 2 ^x 3Onun həqiqət cədvəli artıq səkkiz sətirdən ibarət olacaq (2 3 = 4). Üç girişli “3I” məntiqi vurma sxeminin həqiqət cədvəli 3-cü cədvəldə, şərti qrafik təsviri isə Şəkil 4-də verilmişdir. “3I” məntiqi elementinin sxemində göstərilən sxemin prinsipinə uyğun qurulmuşdur. Şəkil 2-də üçüncü açar əlavə etməli olacaqsınız.
Cədvəl 3. “3I” məntiqi funksiyasını yerinə yetirən sxemin həqiqət cədvəli
| In1 | In2 | In3 | Out |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
Oxşar həqiqət cədvəli Şəkil 3-də göstərilən məntiq çeviricisinin öyrənilməsi sxeminə bənzər 3I məntiq elementinin öyrənilməsi sxemindən istifadə etməklə əldə edilə bilər.
Şəkil 6. “3I” məntiqi funksiyasını yerinə yetirən sxemin simvolik qrafik təyinatı.
Məntiq elementi "OR"
Növbəti ən sadə məntiqi element "OR" məntiqi əlavə əməliyyatını həyata keçirən dövrədir:
F(x 1 ,x 2) = x 1 Vx 2burada V simvolu məntiqi toplama funksiyasını bildirir. Bəzən eyni funksiya fərqli formada yazılır:
F(x 1 ,x 2) = x 1 Vx 2 = x 1 +x 2 = x 1 |x 2 .Eyni hərəkəti Cədvəl 4-də verilmiş həqiqət cədvəlindən istifadə etməklə yazmaq olar. Yuxarıdakı düstur iki arqumentdən istifadə edir. Buna görə də bu funksiyanı yerinə yetirən məntiq elementi iki girişə malikdir. Belə bir element "2OR" olaraq təyin olunur. "2OR" elementi üçün həqiqət cədvəli dörd sətirdən ibarət olacaq (2 2 = 4).
Cədvəl 4. “2OR” məntiqi elementinin həqiqət cədvəli
| In1 | In2 | Out |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
Baxılan halda olduğu kimi, biz “2OR” sxemini həyata keçirmək üçün açarlardan istifadə edəcəyik. Bu dəfə açarları paralel olaraq birləşdirəcəyik. 4-cü həqiqət cədvəlini həyata keçirən sxem Şəkil 5-də göstərilmişdir.Yuxarıdakı sxemdən göründüyü kimi, açarlardan hər hansı biri bağlanan kimi çıxışında məntiqi bir səviyyə görünəcək, yəni sxem həqiqət cədvəlini həyata keçirir. Cədvəl 4-də göstərilmişdir.
Şəkil 7. 2OR məntiq elementinin sxematik diaqramı
Məntiqi cəmləmə funksiyası müxtəlif dövrə diaqramları ilə həyata keçirilə bildiyindən, Şəkil 6-da göstərildiyi kimi bu funksiyanı sxemlərdə göstərmək üçün xüsusi “1” simvolundan istifadə olunur.
Şəkil 6. “2OR” funksiyasını yerinə yetirən məntiqi elementin simvolik qrafik təsviri
Son fayl yeniləmə tarixi: 03/29/2018
Ədəbiyyat:
"Məntiqi elementlər" məqaləsi ilə oxuyun:
Yaddaşsız istənilən məntiq dövrəsi tam olaraq həqiqət cədvəli ilə təsvir olunur... Həqiqət cədvəlini həyata keçirmək üçün yalnız həmin sətirləri nəzərə almaq kifayətdir...
http://site/digital/SintSxem.php
Dekoderlər (dekoderlər) ikili kodların bəzi növlərini digərlərinə çevirməyə imkan verir. Misal üçün...
http://site/digital/DC.php
Çox vaxt rəqəmsal avadanlıq tərtibatçıları əks problemlə üzləşirlər. Siz səkkizlik və ya onluq xətti kodu...
http://site/digital/Coder.php
Multipleksatorlar birdən çox girişi bir çıxışa birləşdirməyə imkan verən qurğulardır...
http://site/digital/MS.php
Demultipleksatorlar cihazlardır... Multipleksatordan əhəmiyyətli fərq...
http://site/digital/DMS.php
Məntiqi dövrə açarları və onları birləşdirən keçiricilərdən, habelə elektrik siqnalının verildiyi və çıxarıldığı giriş və çıxışlardan ibarət cihazın sxematik təsviridir.
Hər bir açarın yalnız iki vəziyyəti var: qapalı və açıq. Biz X açarını məntiqi dəyişən x ilə əlaqələndiririk, o, 1 qiymətini yalnız və yalnız X açarı bağlandıqda və dövrə cərəyanı keçirdikdə alır; açar açıqdırsa, x sıfırdır.
Əgər cərəyan onlardan birindən keçirsə, o zaman və yalnız digərindən keçərsə (eyni giriş siqnalı verildikdə) iki dövrənin ekvivalent olduğu deyilir.
İki ekvivalent sxemdən daha sadə dövrə keçiricilik funksiyası daha az sayda məntiqi əməliyyat və ya açarı ehtiva edən dövrədir.
Kommutasiya sxemlərini nəzərdən keçirərkən iki əsas vəzifə ortaya çıxır: dövrənin sintezi və təhlili.
SXEMİN SİNTEZİ onun işinin verilmiş şərtlərinə uyğun olaraq aşağıdakı üç mərhələyə endirilir:
1. bu şərtləri əks etdirən həqiqət cədvəlindən istifadə edərək keçiricilik funksiyasının tərtib edilməsi;
2. bu funksiyanın sadələşdirilməsi;
3. müvafiq diaqramın qurulması.
SXEM TƏHLİLİ aşağıdakılara gəlir:
1. bu funksiyaya daxil olan bütün mümkün dəyişənlər üçün onun keçiricilik funksiyasının qiymətlərinin müəyyən edilməsi.
2. sadələşdirilmiş formulun alınması.
Məntiqi sxemlərin qurulması
Bir qayda olaraq, hər hansı bir sxemin qurulması və hesablanması onun çıxışından başlayaraq həyata keçirilir. Tutaq ki, bizə Boolean ifadəsi verildi:
F = BA + B A + C B.
Birinci mərhələ: giriş dəyişənləri kimi B A, B A və C B funksiyalarını nəzərə alaraq məntiqi əlavə, məntiqi OR əməliyyatı yerinə yetirilir:
İkinci mərhələ: məntiqi VƏ elementləri OR elementinin girişlərinə qoşulur, giriş dəyişənləri artıq A, B, C və onların inversiyaları:
Üçüncü mərhələ: A və B inversiyalarını əldə etmək üçün müvafiq girişlərdə çeviricilər quraşdırılır:
B 1 B&
Bu konstruksiya aşağıdakı xüsusiyyətə əsaslanır: məntiqi funksiyaların dəyərləri yalnız sıfır və bir ola bildiyi üçün istənilən məntiqi funksiyalar digər daha mürəkkəb funksiyaların arqumentləri kimi təqdim edilə bilər. Beləliklə, məntiqi sxemin qurulması çıxışdan girişə qədər həyata keçirilir.
2.1 Əsas təriflər
Yalnız məntiq üzərində qurulan elektron sxemlər kombinasiyalı adlanır. Çıxış və ya çıxışlar yalnız girişlərdəki dəyişənlərin birləşməsindən asılıdır.
Ardıcıl adlanan yaddaş elementləri (məsələn, flip-floplar) olan eyni sxemlərdən fərqli olaraq. Ardıcıldır, çünki çıxış(lar) təkcə dəyişənlərin birləşməsindən deyil, həm də yaddaş elementlərinin vəziyyətindən (onlara yazılma ardıcıllığından) asılıdır.
Məntiqi elementlərin üç əsas növü var: 1 Əlavə əməliyyatı (toplayıcı) yerinə yetirmək. Ayrılma.
F = x1 + x2 |
||||||||
F = x1 + x 2 + ... + x n |
||||||||
2 Vurma əməliyyatını yerinə yetirin. Bağlayıcı.
F = x1 x 2 ... x n
F = x1 x2 |
|||||||
3 İnkarı yerinə yetirin.
F=x
Bu əməliyyatları həyata keçirən məntiqi elementlər ən sadə, bir neçə ən sadə olanları isə birləşdirilmiş adlanır.
Toplamanın və vurmanın məntiqi elementlərinin əksəriyyəti inkarla yerinə yetirilir. Statik rejimdə onların tipik xüsusiyyətləri Şəkil 2.1-də göstərilmişdir.
U pom+ U pom−
Şəkil 2.1 – Məntiqi elementlərin inkarlı statik xarakteristikası
U pom + – məntiq elementini sabit vəziyyətdən çıxaran müdaxilə
M aktiv bölgənin başlanğıcına A nöqtəsində (bax Şəkil 2.1).
U pom - B nöqtəsinin aktiv bölgəsinin ətəyində N-ni sabit vəziyyətdən çıxaran müdaxilədir.
U aktiv bölgədir, bu bölgədəki əməliyyat nöqtəsi qəfil hərəkət edir,
Və Məntiq elementlərinin əksəriyyətində əməliyyat nöqtəsinin bu sahədə olması üçün vaxt məhdudiyyəti var. İçəridə, A və B nöqtələri arasında yalnız radio həvəskarları əməliyyat nöqtəsini təyin edə bilər.
U pom +, U pom - rəqəmsal dəyərlərindən asılı olaraq üç növ məntiq sxemi fərqləndirilir:
- aşağı səs-küy toxunulmazlığı (voltun 0,3÷0,4 fraksiyaları);
- orta səs-küyə qarşı müqavimət (0,4÷1 V);
- yüksək səs-küy toxunulmazlığı (1 V-dən yuxarı).
TO yüksək səs-küy toxunulmazlığı olan sxemlərə diod məntiqi sxemləri (bir neçə kV-ə qədər) daxildir; maşın məntiqi (10÷15 V); tamamlayıcı məntiq CMOS (6÷8 V).
Performans əsasında dörd növ var:
- 5 ns-dən az gecikmə müddəti - ultra sürətli;
- 5÷10 ns – yüksək sürətli məntiq;
- 10÷50 ns – aşağı sürət;
- 50 ns-dən çox – yavaş hərəkət edən məntiq sxemləri.
Əhəmiyyətli bir parametr enerji istehlakıdır.
1 Mikrogüc məntiqi sxemləri paket başına birdən onlarla mikrovata qədər dəyişir. Adətən bu CMOS məntiqi (CMOS açarlarına baxın) və ya enjeksiyon gücü ilə məntiq.
2 Paket başına birdən onlarla mVt-a qədər orta enerji istehlakı ilə məntiq. Adətən bu TTL məntiqi.
3 Yüksək enerji istehlakı ilə məntiq (bir paketə yüzlərlə mVt).
Əvvəllər bir tendensiya var idi: istehlak nə qədər yüksəkdirsə, sürət də bir o qədər yüksəkdir, çünki müxtəlif növ tranzistorların elementləri aktiv bölgədə ən tez dəyişir (bu sahədə ən yüksək istehlak).
Vurğulayın
– diod məntiqi sxemləri (ən sadə);
– tranzistor-tranzistor(TTL məntiqi);
– emitentlə bağlıdır məntiq (ESL) TTL-nin bir növüdür, fərq emitent əlaqələrində, rejimdə və mənfi enerji təchizatındadır, ona görə də müsbət məntiq TTL (+2...5V) ilə müqayisədə məntiq də mənfi adlanır. Onları bir-biri ilə əlaqələndirmək və əlaqələndirmək üçün PU uyğunluq sxemləri istifadə olunur (səviyyə çeviriciləri K500, PU124, PU125, K176 PU1, PU10).
– enjeksiyon gücü ilə məntiq AND 2 L – TTL məntiqinin bir növü (I2 – enjeksiyon gücü ilə inteqrasiya olunmuş).
– CMOS məntiqi TTL-nin bir növüdür, lakin müxtəlif keçiriciliyə malik UT-lərdə.
– OPTL - (optocoupler əlaqələri, tranzistor məntiqi) qalvanik izolyasiyanı təmin edir.
– Schottky sahə effektli tranzistorlarından istifadə edərək PTS məntiqi.
– məntiqi matrislər.
Temperatur ehtiyatına görə fərqlənirlər
– temperatur diapazonu ilə geniş tətbiqi mikrosxemlər-10°С…+70°С
– xüsusi tətbiqlər üçün mikrosxemlər-60°С… +125°С
Həm də girişlərin sayı və yükləmə qabiliyyəti ilə fərqlənir
– az sayda daxilolma ilə m-dən on
– çox sayda giriş ilə - ondan çox
– aşağı yükgötürmə qabiliyyəti ilə n birinə bərabərdir.
Yük tutumu tam eyni məntiq dövrəsinin çıxışına qoşula bilən oxşar məntiq dövrələrinin sayına aiddir. Passiv məntiq sxemləri aşağı yükləmə qabiliyyətinə malikdir.
– n-dən on-a qədər orta yükləmə qabiliyyəti ilə
– yüksək yükgötürmə qabiliyyəti ilə n>10
2.2 Diodların məntiqi sxemləri
Bunlar ən sadə sxemlərdir və ən yüksək səs-küy toxunulmazlığına malikdir. Girişlərin sayı orta hesabla ona çatır. Yük adətən bir elementdir. Bu o deməkdir ki, yük tam olaraq eyni LE-dir. Aşağı yükləmə qabiliyyəti, çünki bu sxemlər passivdir, güc gücləndiriciləri yoxdur. Tezlik diapazonu aşağıdır (1 MHz-ə qədər), çünki birləşdirilmiş paralel diod girişləri dolduran və boşaldan paralel kondansatörlərin birləşməsinə bərabərdir. Bu, vaxt aparır və performansı azaldır.
Şəkil 2.2-də diod məntiqi əlavə dövrə göstərilir.
Şəkil 2.2 – Diodun məntiqi əlavə sxemi
İki mümkün vəziyyət var:
1 Girişlər eyni məntiq sxemlərinin açıq çıxışları vasitəsilə yerə qoşulur. Bu vəziyyət bəzən bütün girişləri keçiricilər vasitəsilə yerə qoşmağa bərabər qəbul edilir.
2 Diodları açmaq üçün səviyyəsi diodların ölü zonasından bir neçə dəfə çox olan bir gərginlik tətbiq etmək lazımdır.
5 V minimum standart gərginlikdir, lakin diodlar yüksək gərginlikli olduqda 500 V və 5 kV ola bilər. Bu halda, yük qabiliyyəti birlikdən daha çox ola bilər, lakin dövrələrin istehlakı böyük olur.
Sxem aşağıdakı kimi işləyir. Güman edirik ki, X1 girişinə bir adlanan yüksək gərginlik səviyyəsi verilir. Bu səviyyə tam olaraq eyni məntiq dövrəsinin çıxışından və ya eyni şərtləri simulyasiya edən başqa bir şəkildə gəlməlidir. Ancaq biri yalnız X1 girişinə verildiyi üçün, qalan X2...Xn girişlərində sıfırlar olmalıdır. Onlar həmçinin eyni məntiqi sxemlərin çıxışları ilə təşkil edilməlidir. Ən sadə halda, bunlar X2...Xn girişlərini yerə birləşdirən keçiricilər (jumperlər) ola bilər. Nəticədə, VD1 diodu açıq olacaq, X1-in yüksək səviyyəsi VD1-dən çıxışa keçir, burada bu yüksək səviyyə də ayrılır, buradan diodda gərginlik düşməsi çıxarılır. Bunlar. çıxış daha kiçik yüksək səviyyəyə malik olacaq, lakin buna bir deyilir. VD2...VDn diodları bu zaman bağlanacaq, çünki X2...Xn girişləri aşağı səviyyəyə malikdir, onların maneə tutumları paralel bağlanır və yük yığır.
İndi X2 girişinə yüksək səviyyə tətbiq etsəniz, VD2 açılacaq, lakin F çıxışının vəziyyəti çətin ki, dəyişməyəcək, yəni. yüksək səviyyə qalır - bir. Biri bütün girişlərə eyni vaxtda tətbiq edilərsə, eyni şey baş verəcəkdir. Beləliklə, məntiqi toplama əməliyyatı təmin edilir.
Burada ikilik prinsipi ondan ibarətdir ki, əgər girişlərdə və çıxışda aşağı səviyyələr bir adlanırsa, onda bu toplama məntiqi sxemi məntiqi vurma əməliyyatını yerinə yetirəcək (bax Şəkil 2.2).
MƏNTİQ ELEMENTLƏR
Ümumi məlumat.
Yuxarıda qeyd olundu ki, məntiqi funksiyalar və onların arqumentləri log.0 və log.1 qiymətini alır. Nəzərə almaq lazımdır ki, cihazlarda log.0 və log.1 müəyyən səviyyəli (və ya forma) gərginliyə uyğundur. Ən çox istifadə olunanlar log.0 və log.1-in fiziki təsvirinin iki üsuludur: potensial və impuls.
Potensial formada (Şəkil 2.1, a və 2.1, b) log.0 və log.1-i təmsil etmək üçün iki səviyyəli gərginlik istifadə olunur: yüksək səviyyə log.1-ə uyğundur ( səviyyə jurnalı.1) aşağı səviyyə isə log.0-a uyğundur ( səviyyə jurnalı.0). Məntiqi kəmiyyətlərin dəyərlərini təmsil etməyin bu üsulu müsbət məntiq adlanır. Mənfi məntiq adlanan məntiqdən istifadə etmək nisbətən nadirdir, burada log.1 aşağı gərginlik səviyyəsinə, log.0 isə yüksək səviyyəyə təyin edilir. Bundan sonra, başqa cür göstərilmədiyi təqdirdə, biz yalnız müsbət məntiqdən istifadə edəcəyik.
Nəbz forması ilə log.1 nəbzin mövcudluğuna, məntiq 0 isə nəbzin olmamasına uyğundur (Şəkil 2.1, c).
Qeyd edək ki, əgər potensial formada siqnala (log.1 və ya log.0) uyğun olan məlumatı demək olar ki, istənilən vaxt müəyyən etmək olarsa, impuls şəklində gərginlik səviyyəsi ilə məntiqi dəyərin qiyməti arasında uyğunluq qurulur. Şəkil 2.1-də göstərilən zamanın müəyyən diskret anlarında (saat anları adlanır), t = 0, 1, 2,... tam ədədlərində
Məntiqi elementlərin ümumi təyinatları.
Diskret komponentlər üzərində AND, OR, NOT əsasında məntiq qapıları.
diod elementi OR (montaj)
Diod əsaslı OR qapısı iki və ya daha çox girişə və bir çıxışa malikdir. Element məntiqi kəmiyyətlərin həm potensial, həm də impuls təmsili ilə işləyə bilər.
Şəkildə. Şəkil 2.2a müsbət polaritenin potensialları və impulsları ilə işləmək üçün diod elementinin diaqramını göstərir. Mənfi məntiq və mənfi potensiallardan və ya mənfi polarite impulslarından istifadə edərkən, Şəkil 2.2, b-də göstərildiyi kimi, diodların polaritesini dəyişdirmək lazımdır.
Şəkildəki dövrənin işini nəzərdən keçirək. 2.2,a. Əgər impuls (və ya yüksək potensial) yalnız bir girişə təsir edərsə, onda bu girişə qoşulmuş diod açılır və impuls (yaxud yüksək potensial) açıq diod vasitəsilə rezistor R-ə ötürülür. Bu halda polaritenin gərginliyi sxemlərdəki diodların rezistor R üzərində formalaşdığı, qalan girişlər bloklama gərginliyinə tabedir.
düyü. 2.2.
Əgər məntiq 1-ə uyğun gələn siqnallar eyni vaxtda bir neçə girişdə qəbul edilirsə, onda bu siqnalların səviyyələri ciddi şəkildə bərabərdirsə, bu girişlərə qoşulmuş bütün diodlar açılacaqdır.
Açıq diodun müqaviməti R rezistorunun müqaviməti ilə müqayisədə kiçik olarsa, məntiq 1 siqnalının eyni vaxtda neçə girişdə aktiv olmasından asılı olmayaraq, çıxış gərginliyi səviyyəsi giriş siqnalının səviyyəsinə yaxın olacaqdır.
Qeyd edək ki, əgər giriş siqnallarının səviyyələri fərqlidirsə, onda yalnız siqnal səviyyəsi ən yüksək olan girişin diodu açılır. Girişlərdə hərəkət edən gərginliklərin ən yüksəkinə yaxın olan R rezistoru üzərində gərginlik yaranır. Bütün digər diodlar bağlanır, aşağı siqnal səviyyələri olan mənbələri çıxışdan ayırır.
Beləliklə, məntiq 1 ən azı girişlərdən biri aktiv olduqda elementin çıxışında məntiq 1-ə uyğun siqnal yaranır. Buna görə də element disjunksiya əməliyyatını (OR əməliyyatını) həyata keçirir.
Çıxış impulsunun formasına təsir edən amilləri nəzərdən keçirək. Elementin n girişi olsun və onlardan biri çıxış müqaviməti Rout olan mənbədən düzbucaqlı gərginlik impulsu ilə təchiz olunsun. Bu girişə qoşulmuş diod açıqdır və aşağı müqaviməti təmsil edir. Ayrı-ayrı diodlar bağlanır, girişlərə qoşulmuş mənbələrin çıxış müqavimətləri vasitəsilə p-n qovşaqlarının C tutumları elementin çıxışına paralel olaraq bağlanır. Yük və quraşdırma tutumu ilə birlikdə C n, bəzi ekvivalent tutum C eq = C d + (n-1) C d əmələ gəlir, paralel R (şəkil 2.3, a).
Girişə bir nəbz tətbiq edildiyi anda, Cec tutumu səbəbindən çıxış gərginliyi kəskin arta bilməz; zaman sabiti ilə eksponent olaraq böyüyür
(R-dən bəri< R), стремясь к значению U вх R/(R + R вых).
düyü. 2.3.
Giriş impulsunun bitdiyi anda, yüklənmiş kondansatör C eq üzərindəki gərginlik kəskin şəkildə düşə bilməz; bir zaman sabiti ilə eksponent olaraq azalır (bu anda bütün diodlar bağlıdır); çünki çıxış impulsunun kəsilmə müddəti onun cəbhəsinin müddətindən daha uzundur (şəkil 2.3, b). Növbəti impulsun elementin girişinə tətbiqinə yalnız əvvəlki impulsun təsirindən çıxışda qalıq gərginlik müəyyən kiçik dəyərə qədər azaldıqdan sonra icazə verilir. Buna görə də, çıxış gərginliyinin yavaş düşməsi saat intervalının artırılmasını tələb edir və buna görə də performansın azalmasına səbəb olur.
diod elementi AND (uyğun dövrə)
AND qapısının bir çıxışı və iki və ya daha çox girişi var. AND diod elementi həm potensial, həm də impuls şəklində təqdim olunan məlumatlarla işləyə bilər.
Şəkil 2.4a müsbət giriş gərginlikləri üçün istifadə olunan dövrəni göstərir. Mənfi məntiq və mənfi giriş gərginliklərindən və ya mənfi polarite impulslarından istifadə edərkən, enerji təchizatı gərginliyinin polaritesini və diodların polaritesini dəyişdirmək lazımdır (şəkil 2.4b).
düyü. 2.4.
2.4a-dakı sxemin girişlərindən biri log.0 səviyyəsinə uyğun olan aşağı gərginlik səviyyəsinə malik olsun. Cari E mənbəyindən rezistor R, açıq diod və aşağı giriş gərginliyi mənbəyi vasitəsilə dövrədə bağlanacaq. Açıq diodun müqaviməti aşağı olduğundan, girişdən aşağı potensial açıq diod vasitəsilə çıxışa ötürüləcəkdir. Yüksək gərginlik səviyyəsinə məruz qalan qalan girişlərə qoşulmuş diodlar qapalı olur. Diodun xarici dövrəsini onun anodundan katoda keçərkən, diodda hərəkət edən gərginlik gərginliklərin cəmlənməsi ilə müəyyən edilə bilər. Bu bypass ilə dioddakı gərginlik U d = U çıxışına bərabərdir - U in. Beləliklə, diodların anodlarına tətbiq olunan çıxış gərginliyi onlar üçün müsbətdir, diodları açmağa meyllidir; katoda tətbiq olunan giriş gərginliyi mənfidir, diodun bağlanmasına meyllidir. Və əgər siz çıxsanız< u вх, то U д отрицательно и диод закрыт. Именно поэтому, когда на выходе элемента низкий потенциал (уровень лог.0), а на входе высокий потенциал (уровень лог.1), подключенный к этому входу диод оказывается закрытым.
Beləliklə, əgər girişlərdən ən azı birində aşağı səviyyəli gərginlik (log.0) varsa, o zaman elementin çıxışında aşağı səviyyəli gərginlik (log.0) yaranır.
Bütün girişlərdə yüksək səviyyəli gərginliklər işləsin (log.1). Onlar məna baxımından bir qədər fərqli ola bilər. Bu halda, daha aşağı gərginlikli girişə qoşulan diod açıq olacaq. Bu gərginlik diod vasitəsilə çıxışa ötürüləcək. Qalan diodlar praktik olaraq bağlanacaq. Çıxış gərginliyi yüksək səviyyəyə təyin olunacaq (log.1).
Nəticə etibarilə, elementin çıxışında məntiq 1 səviyyəli gərginlik yalnız və yalnız bütün girişlərdə məntiq 1 səviyyəli gərginlik işlədiyi halda təyin edilir. Beləliklə, elementin məntiqi AND əməliyyatını yerinə yetirdiyinə əmin oluruq.
Çıxış impulsunun formasını nəzərdən keçirək (şək. 2.5).
Güman edəcəyik ki, bəzi ekvivalent tutumlu element C eq çıxışa qoşulur, onun tutumu yükün, quraşdırmanın və qapalı diodların tutumlarını ehtiva edir. Bütün girişlərə eyni vaxtda bir gərginlik impulsu tətbiq edildiyi anda, C ekv-də (elementin çıxışında) gərginlik kəskin şəkildə arta bilməz. Bütün diodlar əvvəlcə diodlar üçün mənfi olan giriş gərginliyi ilə bağlanır. Buna görə də, giriş siqnal mənbələri C eq-dən ayrılacaq. Kondansatör C eq mənbədən E rezistoru vasitəsilə yüklənir R. Kondansatördəki gərginlik (və buna görə də elementin çıxışında) bir zaman sabiti ilə eksponent olaraq artır (şəkil 2.5b). Uout minimum giriş gərginliyini aşdıqda, müvafiq diod açılacaq və uin artımı dayanacaq. Əvvəllər C eq vasitəsilə bağlanmış E mənbəyindən gələn cərəyan açıq diod dövrəsinə keçir.
düyü. 2.5.
Bu anda giriş impulsları sona çatır, bütün diodlar onlar üçün müsbət gərginliklə açılır. C eq-nin nisbətən sürətli boşalması açıq diodlar və giriş siqnal mənbələrinin aşağı çıxış müqavimətləri vasitəsilə baş verir. Çıxış gərginliyi kiçik bir zaman sabiti ilə eksponent olaraq azalır.
OR və AND diod elementlərinin çıxış impulslarının formalarının müqayisəsi göstərir ki, OR elementində impulsun kəsilməsi daha çox uzanır, AND elementində isə onun ön hissəsi daha genişdir.
tranzistor elementi DEYİL (inverter)
düyü. 2.6.
Əməliyyat Şəkildə göstərilən əsas element tərəfindən həyata keçirilə bilməz. 2.6,a. Nəzərə almaq lazımdır ki, bu element DEYİL əməliyyatını yalnız məntiqi dəyərlərin potensial təmsil forması üzərində yerinə yetirir. Giriş siqnalının səviyyəsi log.0-a uyğun aşağı olduqda, tranzistor bağlanır və onun çıxışında yüksək səviyyəli gərginlik E (log1) təyin olunur. Və əksinə, yüksək giriş gərginliyi səviyyəsində (log.1 səviyyəsi) tranzistor doymuşdur və onun çıxışında sıfıra yaxın bir gərginlik təyin olunur (log.0 səviyyəsi). Giriş və çıxış gərginliklərinin qrafikləri Şek. 2.6, b.
VƏ-YOX əsasının inteqral məntiqi elementləri və onların parametrləri.
İnteqral məntiq elementləri məntiqi kəmiyyətləri təmsil edən potensial formada istifadə olunur.
AND-NOT tipli DTL elementinin diaqramı Şəkildə göstərilmişdir. 2.7. Bir element ardıcıl olaraq bağlanmış iki funksional hissəyə bölünə bilər. Giriş kəmiyyətləri diod VƏ qapısı olan hissəyə verilir.Elementin tranzistorda hazırlanmış ikinci hissəsi çeviricidir (NOT əməliyyatını yerinə yetirir). Beləliklə, element ardıcıl olaraq VƏ və DEYİL məntiqi əməliyyatlarını yerinə yetirir və buna görə də bütövlükdə məntiqi VƏ-YOX əməliyyatını həyata keçirir.
Əgər elementin bütün girişlərində yüksək səviyyəli gərginlik (log.1) işləyirsə, onda dövrənin birinci hissəsinin çıxışında (A nöqtəsində) yüksək səviyyəli gərginlik yaranır. Bu gərginlik VD diodları vasitəsilə doyma rejimində olan tranzistorun girişinə ötürülür, elementin çıxışında gərginlik aşağıdır (log 0).
düyü. 2.7.
Əgər girişlərdən ən azı birində aşağı səviyyəli gərginlik varsa (log.0), onda A nöqtəsində aşağı səviyyəli gərginlik (sıfıra yaxın) əmələ gəlir, tranzistor bağlanır və yüksək səviyyəli gərginlik (log.1) yaranır. ) elementin çıxışındadır. Diod elementinin AND əməliyyatı inteqrasiya edilmiş versiyada yuxarıda müzakirə edilən eyni elementin diskret komponentlər üzərində işləməsindən fərqlənir ki, məntiq 1 eyni vaxtda bütün girişlərə tətbiq edildikdə, bütün diodlar qapalı olur. Bununla əlaqədar olaraq log.1-ə daxil olan gərginliyi təmin edən mənbədən cərəyan sərfi çox kiçik qiymətə qədər azalır.
Elementin çevirici hissəsinin işinə daha yaxından nəzər salaq. Əvvəlcə inteqral sxem tranzistorlarının bəzi xüsusiyyətlərini qeyd edək. Mikrosxemlərdə n-p-n tipli silikon tranzistorlar istifadə olunur (bu halda kollektorun təchizatı gərginliyi müsbət polariteyə malikdir və baza ilə emitent arasında müsbət gərginlik olduqda tranzistor açılır). Şəkildə. Şəkil 2.8-də aktiv rejimdə kollektor cərəyanının baza və emitent arasındakı gərginlikdən tipik asılılığı göstərilir. Bu xarakteristikanın özəlliyi ondan ibarətdir ki, tranzistor praktiki olaraq əsas gərginliyin nisbətən yüksək dəyərlərində (adətən 0,6 V-dan çox) açılmağa başlayır. Bu xüsusiyyət, əsas meyl mənbələri olmadan etməyə imkan verir, çünki bir voltun onda biri olan müsbət gərginliklərdə belə tranzistor praktiki olaraq qapalı olur. Nəhayət, mikrosxem tranzistorunun başqa bir xüsusiyyəti, doyma rejimində kollektor və emitent arasındakı gərginliyin nisbətən yüksək olmasıdır (0,4 V və ya daha yüksək ola bilər).
düyü. 2.8.
Məntiqi elementin girişlərinə siqnallar oxşar elementlərin çıxışlarından verilsin. Log.1 gərginliyini 2,6 V-a, log.0 gərginliyini 0,6 V-a, açıq diodlardakı gərginliyi və doymuş tranzistorun baza-emitter gərginliyini 0,8 V-a bərabər götürək.
Bütün girişlərə 2,6 V gərginlik (log 1 səviyyəsi) tətbiq edildikdə (bax. Şəkil 2.7), girişlərdəki diodlar bağlanır, mənbədən gələn cərəyan E 1 rezistor R 1 vasitəsilə, VD diodları bazaya keçir. tranzistorun doyma rejiminə təyin edilməsi. Elementin çıxışında 0,6 V (log səviyyəsi 0) aşağı səviyyəli gərginlik yaranır. Gərginlik U A diodlarındakı gərginliklərin cəminə bərabərdir VD və gərginlik U BE: 3 0,8 = 2,4 V. Beləliklə, giriş diodları 0,2 V tərs gərginlik altındadır.
Girişlərdən ən azı biri 0,6 V (log səviyyəsi 0) aşağı səviyyəli gərginliklə təmin edilirsə, E 1 mənbəyindən gələn cərəyan R 1 rezistoru, açıq giriş diodu və giriş siqnal mənbəyi vasitəsilə bağlanır. Bu halda, U A = 0,8 + 0,6 = 1,4 V. Bu gərginlikdə tranzistor VD diodları tərəfindən təmin edilən əyilmə səbəbindən sönür (bu diodlar adlanır). meylli diodlar). Rezistor R 1, VD diodları və R 2 rezistoru vasitəsilə axan E 1 mənbəyindən gələn cərəyan U A-ya yaxın əyilmə diodlarında gərginlik düşməsi yaradır. U BE gərginliyi müsbətdir, lakin 0,6 V-dan əhəmiyyətli dərəcədə azdır və tranzistor bağlıdır.
Diod-tranzistor məntiqinin VƏ-YOX elementi (DTL)
Şəkil 2.9-da göstərilən elementin əsas sxemi, yuxarıda müzakirə edilən DTL elementinin sxemi kimi, ardıcıl olaraq birləşdirilmiş iki funksional hissədən ibarətdir: AND əməliyyatını yerinə yetirən dövrə və çevirici dövrə. TTL elementində AND dövrəsinin qurulmasının fərqli bir xüsusiyyəti, DTL dövrəsinin bir qrup giriş diodunu əvəz edən bir çox emitentli tranzistor MT-dən istifadə etməsidir. MT-nin emitent qovşaqları giriş diodları kimi çıxış edir, kollektor qovşağı isə element dövrəsinin çevrilən hissəsinin tranzistor əsas sxemində əyri diod kimi çıxış edir.
MT-nin iş prinsipini nəzərdən keçirərkən, onu şək. 2.9, b-də göstərildiyi kimi, birləşmiş əsasları və kollektorları olan fərdi tranzistorlardan ibarət kimi təsəvvür etmək olar.
düyü. 2.9
Elementin bütün girişlərinə məntiqi 1 səviyyəli gərginlik (3,2 V) tətbiq edilsin. Dövrənin ayrı-ayrı nöqtələrində potensialların mümkün paylanması Şəkil 2.10a-da göstərilmişdir. Emitent qovşaqları MT tərs meylli olur (emitter potensialları əsas potensiallardan yüksəkdir), kollektor qovşağı MT, əksinə, irəli istiqamətdə meyllidir (kollektor potensialı əsas potensialdan aşağıdır). Beləliklə, MT tərs keçidlə aktiv rejimdə işləyən tranzistorlarla təmsil oluna bilər (belə keçiddə emitent və kollektor rollarını dəyişir). Çox emitentli tranzistor elə qurulmuşdur ki, onun tərs əlaqədə qazancı birlikdən çox azdır. Buna görə emitentlər giriş siqnal mənbələrindən kiçik bir cərəyan alırlar (DTL elementlərindən fərqli olaraq, burada qapalı giriş diodları vasitəsilə bu cərəyan praktiki olaraq sıfırdır). Baza cərəyanı MT kollektor qovşağından tranzistor VT-nin bazasına axır, sonuncunu doyma rejimində saxlayır. Çıxış gərginliyi aşağı səviyyəyə təyin edilmişdir (log.0).
düyü. 2.10.
Dövrənin başqa bir vəziyyətini nəzərdən keçirək. Girişlərdən ən azı birinin gərginlik səviyyəsi log.0 olsun. Nəticədə yaranan potensial paylama Şəkil 2.10b-də göstərilmişdir. MT baza potensialı emitent və kollektor potensialından yüksəkdir. Nəticə etibarilə, hər iki qovşaq, emitent və kollektor, irəli meyllidir və MT doyma rejimindədir. MT-nin bütün əsas cərəyanı emitent qovşaqları vasitəsilə bağlanır. Emitent və kollektor arasındakı gərginlik sıfıra yaxındır və emitterə təsir edən aşağı gərginlik səviyyəsi MT vasitəsilə tranzistor VT-nin bazasına ötürülür. Transistor VT bağlıdır, çıxış gərginliyi yüksəkdir (log səviyyəsi 1). Bu halda, MT-nin demək olar ki, bütün əsas cərəyanı MT-nin irəli istiqamətli emitent qovşağı vasitəsilə bağlanır.
İnteqrasiya edilmiş məntiq elementlərinin əsas parametrləri
Əsas parametrlərə və onların yaxşılaşdırılması yollarına baxaq.
Girişin birləşdirilməsi faktoru məntiqi dəyişənləri təmin etmək üçün nəzərdə tutulan element girişlərinin sayını müəyyən edir. Böyük giriş birləşdirən əmsalı olan element daha geniş məntiqi imkanlara malikdir.
Yük tutumu (və ya çıxış fanout nisbəti) verilmiş elementin çıxışına qoşula bilən oxşar elementlərin girişlərinin sayını müəyyən edir. Elementlərin yük qabiliyyəti nə qədər yüksək olarsa, rəqəmsal cihazı qurarkən elementlərin sayı bir o qədər az tələb oluna bilər.
DTL və TTL-də yük qabiliyyətini artırmaq üçün inverting hissəsinin mürəkkəb sxemindən istifadə olunur. Kompleks çeviricinin variantlarından biri olan elementin diaqramı Şəkil 2.11-də göstərilmişdir.
düyü. 2.11
Şəkil 2.11a aktivləşdirilmiş element rejimini göstərir. Bütün girişlərin məntiqi səviyyəli gərginliyi 1 olarsa, R1 rezistorundan axan bütün cərəyan VT2 tranzistorunun bazasına verilir. Transistor VT2 açılır və doyma rejiminə keçir. Transistor VT2-nin emitent cərəyanı bu tranzistoru açıq saxlayaraq VT5 tranzistorunun bazasına axır. VT3 və VT4 tranzistorları bağlıdır, çünki onların hər birinin emitter qovşağında 0,3 V gərginlik tətbiq olunur ki, bu da tranzistorları açmaq üçün kifayət deyil.
Şəkildə. 2.11b söndürülən elementin rejimini göstərir. Əgər girişlərdən ən azı birində log.0 gərginlik səviyyəsi varsa, o zaman R1 rezistorunun cərəyanı tam olaraq giriş dövrəsinə keçir. VT2 və VT5 tranzistorları bağlanır, çıxış gərginliyi log.1 səviyyəsindədir. VT3, VT4 tranzistorları, girişi R2 rezistoru vasitəsilə cərəyanla təmin olunan və keçid VT4-ün emitent cərəyanı yükü gücləndirən iki seriyalı birləşdirilmiş emitter izləyicilərində işləyir.
Sadə bir çeviricisi olan element söndürüldükdə, cərəyan yüksək müqavimətə malik Rк kollektor rezistoru vasitəsilə enerji mənbəyindən yükə verilir (bax. Şəkil 2.11b). Bu rezistor yükdə maksimum cərəyan dəyərini məhdudlaşdırır (yük cərəyanı artdıqca, Rk-də gərginliyin düşməsi artır, çıxış gərginliyi azalır). Mürəkkəb bir çeviricisi olan bir elementdə, emitter izləyicisi dövrəsində işləyən tranzistor VT4-ün emitent cərəyanı yükə verilir. Emitent izləyicisinin çıxış müqaviməti kiçik olduğundan, çıxış gərginliyi yük cərəyanından daha az asılıdır və yük cərəyanının böyük dəyərlərinə icazə verilir.
Performansməntiqi elementlər məntiqi elementlərin ən vacib parametrlərindən biridir, elementin girişindən çıxışına siqnalın yayılmasının gecikməsi ilə qiymətləndirilir.
Şəkil 2.12 məntiqi elementin (inverter) giriş və çıxış siqnallarının formasını göstərir: t 1.0 3 - element çıxışının 1-ci vəziyyətdən 0-a keçirilməsi üçün gecikmə vaxtı; t 0.1 3 - 0 vəziyyətindən 1 vəziyyətinə keçid gecikməsi.Şəkildən göründüyü kimi, gecikmə vaxtı log.0 və log.1 səviyyələri arasında orta hesablanmış səviyyədə ölçülür. Siqnalın yayılmasının orta gecikməsi t з av = 0,5 (t 0,1 3 + t 1,0 3). Bu parametr mürəkkəb məntiqi sxemlərdə siqnalların yayılma gecikməsini hesablamaq üçün istifadə olunur.
düyü. 2.12
Məntiqi elementin işinə təsir edən amilləri və performansın artırılması üsullarını nəzərdən keçirək.
Elementdə tranzistorların keçid sürətini artırmaq üçün daha yüksək tezlikli tranzistorlardan istifadə etmək və əsas dövrədə böyük idarəetmə cərəyanları olan tranzistorları dəyişdirmək lazımdır; gecikmə müddətinin əhəmiyyətli dərəcədə azalması tranzistorların doymuş iş rejiminin istifadəsi ilə əldə edilir (bu halda tranzistorlar söndürüldükdə bazada azlıq daşıyıcılarının rezorbsiya edilməsi üçün tələb olunan vaxt) aradan qaldırılır.
düyü. 2.13
Bu prosesi aşağıdakı üsullarla sürətləndirmək olar:
· R-də azalma (və buna görə də zaman sabitinin azalması); bununla belə, eyni zamanda, enerji mənbəyindən istehlak olunan cərəyan və güc artır;
· elementdə kiçik gərginlik düşmələrinin istifadəsi;
· çıxışda yük tutumunun təsirini azaldan emitent izləyici elementin istifadəsi.
Aşağıda emitent-qoşulma məntiqinin məntiqi elementlərini təsvir edərkən elementlərin sürətini artırmaq üçün bu üsullardan istifadə göstərilir.
düyü. 2.13
Səs-küy toxunulmazlığı elementin işinin pozulmasına səbəb olmayan müdaxilənin maksimum dəyəri ilə müəyyən edilir.
Səs-küy toxunulmazlığını kəmiyyətcə qiymətləndirmək üçün sözdə istifadə edəcəyik köçürmə xüsusiyyəti məntiqi element (inverter). Şəkil 2.14 bu xarakteristikanın tipik formasını göstərir.
düyü. 2.14
Transfer xarakteristikası çıxış gərginliyinin girişdən asılılığıdır. Onu əldə etmək üçün məntiq elementinin bütün girişlərini birləşdirmək və çıxış gərginliyini dəyişdirərək müvafiq çıxış gərginliyi dəyərlərini qeyd etmək lazımdır.
Giriş gərginliyi sıfırdan eşik səviyyəsi log.0 U 0 p artdıqca çıxış gərginliyi səviyyə jurnalından azalır.1 U 1 dəq. Girişin daha da artması çıxışın kəskin azalmasına səbəb olur. Eşik səviyyəsini aşan böyük giriş gərginliyi dəyərlərində log.1 U 0 maks. Beləliklə, elementin statik (sabit) rejimdə normal işləməsi zamanı giriş gərginlikləri U 0 p qəbuledilməzdir.< u вх
Qəbul edilə bilən səs-küy, giriş gərginliyinə əlavə edildikdə, onu qəbuledilməz U 0 p dəyərləri bölgəsinə gətirməyəcək səs-küy hesab olunur.< u вх
Emitentlə əlaqəli məntiq qapısı
Emitentlə əlaqəli məntiqin inteqrasiya olunmuş elementinin tipik sxemi Şəkil 1-də göstərilmişdir. 2.15.
düyü. 2.15.
Transistorlar VT 0, VT 1, VT 2, VT 3 cari keçid dövrəsində, tranzistorlar VT 4, VT 5 - çıxış emitter izləyicilərində işləyir. Diaqram girişə log.1 gərginlik səviyyəsi tətbiq edildikdə müxtəlif nöqtələrdə potensial dəyərləri göstərir; Eyni nöqtələrin potensiallarının qiymətləri elementin bütün girişlərinə log.0 gərginlik səviyyəsinin tətbiq edildiyi hal üçün mötərizədə verilir. Bu potensialların dəyərləri aşağıdakı səviyyələrə uyğundur:
· enerji təchizatı gərginliyi Ek = 5 V;
· məntiq səviyyəsi 1 U 1 = 4,3 V;
· məntiq səviyyəsi 1 U 0 = 3,5 V;
· açıq tranzistorun bazası ilə emitent U arasında gərginlik = 0,7 V olmalıdır.
ESL inteqral məntiqi elementinin işləmə prinsipini nəzərdən keçirək (bax. Şəkil 2.15).
In 1-ə U 1 = 4.3 V gərginliyi tətbiq olunsun. Transistor VT 1 açıqdır; bu tranzistorun emitter cərəyanı rezistor R U a = U 1 -U be = 4.3 - 0.7 = 3.6 V üzərində gərginlik düşməsi yaradır; kollektor cərəyanı Rk1 rezistorunda U Rк1 = 0,8 V gərginlik yaradır; tranzistorun kollektorunda gərginlik U b = E k - U Rk1 = 5 - 0,8 = 4,2 V.
Transistor VT 0 U bazası və emitter arasında gərginlik VT0 = U - U a = 3,9 - 3,6 = 0,3 V; bu gərginlik tranzistor VT 0 açmaq üçün kifayət deyil. Beləliklə, VT 1, VT 2, VT 3 tranzistorlarından hər hansı birinin açıq vəziyyəti tranzistor VT 0-ın qapalı vəziyyətinə gətirib çıxarır. R k2 rezistorundan keçən cərəyan çox kiçikdir (yalnız VT 5 tranzistorunun əsas cərəyanı axır) və kollektor VT 0-da gərginlik.
Məntiqi elementin başqa bir vəziyyətini nəzərdən keçirək. Bütün girişlərdə log.0 U 0 = 3.5 V gərginlik işləsin.Bu zaman tranzistor VT 0 açıq olur (emitterləri birləşən bütün tranzistorlar içərisindən bazasında daha yüksək gərginliyə malik olan açılır. ); U a = U - U be = 3,9 - 0,7 = 3,2 V; VT 1, VT 2, VT 3 tranzistorlarının bazası və emitteri arasındakı gərginlik U bərabərdir VT1 ... VT0 = U 0 - U a = 3.5 - 0.7 = 0.3 V və bu tranzistorlar bağlıdır; U b = 5 V; U ilə = 4,2 V.
b və c nöqtələrindən gərginliklər emitent təkrarlayıcılar vasitəsilə elementin çıxışlarına ötürülür; bu halda gərginlik səviyyəsi U be = 0,7 V dəyəri ilə azalır. Çıxışlardakı gərginliklərin U 1 (4,3 V) və ya U 0 (3,5 V) bərabər olmasına diqqət yetirək.
Elementin çıxışlarında hansı məntiqi funksiyanın əmələ gəldiyini öyrənək.
Çıxış 2 nöqtəsində və tranzistor VT 0 açıq olduqda aşağı səviyyəli bir gərginlik yaranır, yəni. x 1 = 0, x 2 = 0, x 3 = 0 olduğu halda. Giriş dəyişən dəyərlərinin hər hansı digər kombinasiyası üçün tranzistor VT 0 bağlanır və Out 2-də yüksək səviyyəli gərginlik yaranır. Buradan belə nəticə çıxır ki, Out 2-də x 1 Vx 1 Vx 1 dəyişənlərinin diszyunksiyası əmələ gəlir. OR-NOT funksiyası Out 1-də formalaşır.
Buna görə də məntiq qapısı NOR və OR əməliyyatlarını yerinə yetirir.
ESL mikrosxemlərində g nöqtəsi ümumiləşdirilir və d nöqtəsi -5V gərginlikli enerji mənbəyinə qoşulur. Bu halda, dövrənin bütün nöqtələrinin potensialları 5 V-ə qədər azalır.
Nəzərə alınan məntiqi element ən sürətli təsir göstərən elementlər sinfinə aiddir (siqnalın yayılmasının gecikmə müddəti) aşağıdakı amillərlə təmin edilir: açıq tranzistorlar aktiv rejimdədir (doyma rejimində deyil); çıxışlarda emitter izləyicilərinin istifadəsi çıxışlara qoşulmuş kondansatörlərin doldurulması prosesini sürətləndirir; tranzistorlar tranzistorların tezlik xassələrini yaxşılaşdıran və onların dəyişdirilməsi prosesini sürətləndirən ümumi əsas kommutasiya sxeminə uyğun olaraq birləşdirilir; Məntiqi səviyyələrdəki fərq U 1 -U 0 = 0,8 V kiçik seçildi (lakin bu elementin nisbətən aşağı səs-küy toxunulmazlığına gətirib çıxarır).
MOS tranzistorlarına əsaslanan məntiq elementləri
düyü. 2.16
Şəkildə. Şəkil 2.16-da n tipli (n MIS texnologiyası adlanan) induksiya edilmiş kanala malik məntiq elementinin diaqramı göstərilir. Əsas tranzistorlar VT 1 və VT 2 ardıcıl olaraq bağlanır, tranzistor VT 3 yük kimi çıxış edir. Elementin hər iki girişində (x 1 = 1, x 2 = 1) yüksək gərginlik U 1 tətbiq edildikdə, hər iki tranzistor VT 1 və VT 2 açıqdır və çıxışda aşağı gərginlik U 0 təyin olunur. Bütün digər hallarda, VT 1 və ya VT 2 tranzistorlarından ən azı biri bağlanır və çıxışda U 1 gərginliyi təyin edilir. Beləliklə, element məntiqi AND-NOT funksiyasını yerinə yetirir.
düyü. 2.17
Şəkildə. Şəkil 2.17-də OR-NOT elementinin diaqramı göstərilir. Girişlərdən ən azı biri yüksək gərginlikli U 1 varsa, onun çıxışında aşağı gərginlikli U 0 təyin edilir, əsas tranzistorlardan birini VT 1 və VT 2 açır.
düyü. 2.18
Şəkildə göstərilmişdir. 2.18 diaqramı KMDP texnologiyasının NOR-NOT elementinin diaqramıdır. Burada VT 1 və VT 2 tranzistorları əsas, VT 3 və VT 4 tranzistorları yükdür. Yüksək gərginlik U 1 olsun. Bu halda, tranzistor VT 2 açıqdır, tranzistor VT 4 bağlıdır və digər girişdəki gərginlik səviyyəsindən və qalan tranzistorların vəziyyətindən asılı olmayaraq, çıxışda aşağı gərginlik U 0 təyin olunur. Element məntiqi OR-NOT əməliyyatını həyata keçirir.
CMPD dövrəsi enerji təchizatından çox aşağı cərəyan istehlakı (və buna görə də güc) ilə xarakterizə olunur.
İnteqral inyeksiya məntiqinin məntiq elementləri
düyü. 2.19
Şəkildə. Şəkil 2.19 inteqral inyeksiya məntiqinin məntiqi elementinin topologiyasını göstərir (I 2 L). Belə bir quruluş yaratmaq üçün n tipli keçiriciliyə malik silikonda diffuziyanın iki mərhələsi tələb olunur: birinci fazada p 1 və p 2 bölgələri, ikinci mərhələdə isə n 2 bölgələri əmələ gəlir.
Element p 1 -n 1 -p 2 -n 1 quruluşuna malikdir. Belə bir dörd qatlı quruluşu iki şərti üç qatlı tranzistor quruluşunun birləşməsi kimi təsəvvür etmək rahatdır:
səh 1 - n 1 - səh 2 n 1 - səh 2 - n 1
Bu təsvirə uyğun olan diaqram Şəkil 2.20, a-da göstərilmişdir. Bu sxemə uyğun olaraq elementin işini nəzərdən keçirək.
düyü. 2.20
N 1 -p 2 -n 1 tipli bir quruluşa malik tranzistor VT 2 bir neçə çıxışı olan bir çeviricinin funksiyalarını yerinə yetirir (hər bir kollektor açıq kollektor dövrəsinə uyğun olaraq bir elementin ayrıca çıxışını təşkil edir).
Transistor VT 2, adlanır injektor, p 1 -n 1 -p 2 kimi bir quruluşa malikdir. Bu tranzistorların n 1 sahəsi ümumi olduğundan, tranzistor VT 2-nin emitteri VT 1 tranzistorunun bazasına qoşulmalıdır; ümumi sahəsi p 2 olması tranzistor VT 2-nin əsasını VT 1 tranzistorunun kollektoru ilə birləşdirmək ehtiyacına səbəb olur. Bu, Şəkil 2.20a-da göstərilən VT 1 və VT 2 tranzistorları arasında əlaqə yaradır.
VT 1 tranzistorunun emitenti müsbət potensiala malik olduğundan və baza sıfır potensialda olduğundan, emitter qovşağı irəli əyilmiş və tranzistor açıqdır.
Bu tranzistorun kollektor cərəyanı ya tranzistor VT 3 (əvvəlki elementin çeviricisi) və ya tranzistor VT 2-nin emitent qovşağı vasitəsilə bağlana bilər.
Əgər əvvəlki məntiqi element açıq vəziyyətdədirsə (tranzistor VT 3 açıqdır), onda bu elementin girişində VT 2 əsasında fəaliyyət göstərən bu tranzistoru qapalı vəziyyətdə saxlayan aşağı gərginlik səviyyəsi var. Enjektor cərəyanı VT 1 tranzistor VT 3 vasitəsilə bağlanır. Əvvəlki məntiq elementi bağlandıqda (tranzistor VT 3 bağlıdır), enjektor VT 1-in kollektor cərəyanı VT 2 tranzistorunun bazasına axır və bu tranzistor açıq vəziyyətə qoyun.
Beləliklə, VT 3 bağlandıqda, tranzistor VT 2 açıqdır və əksinə, VT 3 açıq olduqda, tranzistor VT 2 bağlanır. Elementin açıq vəziyyəti log.0 vəziyyətinə, qapalı vəziyyəti isə log.1 vəziyyətinə uyğundur.
Enjektor birbaşa cərəyan mənbəyidir (bir qrup element üçün ümumi ola bilər). Çox vaxt Şəkil 1-də təqdim olunan elementin şərti qrafik təyinatını istifadə edirlər. 2.21, b.
Şəkildə. Şəkil 2.21a-da OR-NOT əməliyyatını həyata keçirən sxem göstərilir. Element kollektorlarının əlaqəsi sözdə işinə uyğundur quraşdırma I. Həqiqətən, elementlərdən ən azı birinin açıq vəziyyətdə olması kifayətdir (log.0 vəziyyətində), onda növbəti elementin injektor cərəyanı açıq invertor vasitəsilə bağlanacaq və aşağı log.0 səviyyəsi qurulacaqdır. elementlərin birgə çıxışı. Beləliklə, bu çıxışda x 1 · x 2 məntiqi ifadəsinə uyğun qiymət formalaşır. Ona de Morqan çevrilməsinin tətbiqi x 1 · x 2 = ifadəsinə gətirib çıxarır. Buna görə də, elementlərin bu əlaqəsi həqiqətən də OR-NOT əməliyyatını həyata keçirir.
düyü. 2.21
Məntiq elementləri AND 2 L aşağıdakı üstünlüklərə malikdir:
· yüksək dərəcədə inteqrasiyanı təmin etmək; I 2 L sxemlərinin istehsalında, bipolyar tranzistorlarda inteqral sxemlərin istehsalında olduğu kimi eyni texnoloji proseslərdən istifadə olunur, lakin texnoloji əməliyyatların və lazımi foto maskaların sayı daha azdır;
· azaldılmış bir gərginlik istifadə olunur (təxminən 1V);
· geniş performans diapazonunda güc mübadiləsi imkanı təmin edin (enerji istehlakı bir neçə miqyasda dəyişdirilə bilər, bu da müvafiq olaraq performansın dəyişməsinə səbəb olacaqdır);
· TTL elementləri ilə yaxşı uyğunlaşır.
Şəkildə. Şəkil 2.21b-də I 2 L elementlərindən TTL elementinə keçid diaqramı göstərilir.
- Giriş aqreqasiya əmsalı K haqqında- məntiqi funksiyanın həyata keçirildiyi girişlərin sayı.
- Çıxış fanout əmsalı K dəfə eyni seriyalı cihazların neçə məntiqi girişinin verilmiş məntiqi elementin çıxışına eyni vaxtda qoşula biləcəyini göstərir.
- Performans LE vasitəsilə siqnalın yayılmasının gecikmə vaxtı ilə xarakterizə olunur və giriş və çıxış siqnallarının zamana qarşı qrafiklərindən müəyyən edilir (Şəkil 10). LE işə salındıqda siqnalın yayılması gecikmə müddətində fərq var t 1,0 z.r., söndürüldükdə siqnal gecikmə vaxtı t 0,1 z.r. və orta yayılma gecikmə vaxtı t 1,0 z.r. evli..
Şəkil 10 LE siqnalının yayılma gecikmə müddətini təyin etmək
Siqnalın yayılmasının orta gecikmə vaxtı, məntiq elementi işə salındıqda və söndürüldükdə siqnalın yayılması gecikmə vaxtlarının cəminin yarısına bərabər olan vaxt intervalıdır:
t sağlamlıq evli= (t 1,0 z.r.+ t 0,1 z.r.)/2
- Yüksək U gərginliyi 1 və aşağı U 0 səviyyələri(giriş U 1 giriş və həftə sonları U 0 həyata) və onların icazə verilən qeyri-sabitliyi. Altında U 1 və U 0 "Log.1" və "Log.0" nominal gərginlik dəyərlərini başa düşür; qeyri-sabitlik nisbi vahidlərlə və ya faizlə ifadə edilir.
- eşik gərginlikləri yüksək U 1 məsamələr və aşağı U 0 məsamə səviyyələri. Həddi gərginliyin ən kiçik olduğu başa düşülür ( U 1 o vaxtdan bəri) və ya ən böyük ( U 0 o vaxtdan bəri) məntiqi elementin başqa vəziyyətə keçidinin başladığı müvafiq səviyyələrin qiyməti. Bu parametrlər müvafiq seriyanın parametrlərinin iş temperaturu diapazonunda yayılması nəzərə alınmaqla müəyyən edilir; arayış kitabları çox vaxt bir orta qiymət verir U POR.
- Giriş cərəyanları I 0 içində, İ 1 giriş müvafiq olaraq aşağı və yüksək səviyyəli giriş gərginliklərində.
- Səs-küy toxunulmazlığı. Statik səs-küy toxunulmazlığı, işləmə temperaturu diapazonunda parametrlərin yayılması nəzərə alınmaqla, çıxış və giriş siqnallarının qiymətləri arasındakı minimum fərq kimi məntiq elementinin ötürmə xüsusiyyətlərinə əsasən qiymətləndirilir:
U- POM = U 1 həyata.dəq – U POR
U+ POM = U POR - U 0 həyata.dəq
İstinad məlumatları adətən məqbul iş şəraitində LE-ni dəyişdirməyən bir icazə verilən müdaxilə dəyərini təmin edir.
- Enerji istehlakı P tər və ya cari istehlak I tər.
- Enerjinin dəyişdirilməsi- tək keçidin yerinə yetirilməsinə sərf olunan iş. Bu, müxtəlif seriyaların və texnologiyaların mikrosxemlərini müqayisə etmək üçün istifadə olunan ayrılmaz parametrdir. Enerji istehlakı və orta siqnalın yayılması gecikməsinin məhsulu kimi tapılır.
3.2 Transistor-tranzistor məntiqi
Orta və yüksək sürətli mikrosxemlərin əsasını tranzistor-tranzistor məntiqi (TTL) elementləri təşkil edir. Müxtəlif parametrlərə malik sxemlərin bir neçə variantı hazırlanmış və istifadə olunur.
Şəkil 11 Sadə a) və mürəkkəb b) çevirici ilə NAND məntiq elementləri
3.2.1 Sadə çevirici ilə TTL NAND elementi
Belə elementə məntiqi VƏ əməliyyatını yerinə yetirən çoxemitterli VT1 tranzistoru (Şəkil 11,a) və NOT əməliyyatını həyata keçirən VT2 tranzistoru daxildir.
Çox emitentli tranzistor (MET) TTL-nin əsasını təşkil edir. Girişlərdə bir dövrə varsa, yəni. MET siqnal emitentləri U 0 =U CE.us Emitent qovşaqları irəli meyllidir və əhəmiyyətli bir əsas cərəyan VT1-dən keçir I B 1 =(E–U BE.us –U CE.us)/R B, tranzistorun doyma rejimində olması üçün kifayətdir. Bu halda, kollektor-emitter gərginliyi VT 1 U CE.us=0,2 V. VT2 tranzistorunun bazasında gərginlik bərabərdir U 0 +U CE.us=2U CE.us<U BE.us və tranzistor VT2 bağlıdır. Dövrənin çıxışındakı gərginlik “1” məntiqi səviyyəsinə uyğundur. Girişlərdən ən azı birinin siqnalı bərabər olduğu müddətcə dövrə bu vəziyyətdə olacaq U 0 .
Giriş gərginliyi səviyyədən artırıldıqda U 0 bütün girişlərdə eyni vaxtda və ya girişlərdən birində, qalan girişlərə məntiqi “1” siqnalının verilməsi şərtilə, o zaman bazada giriş gərginliyi artır və U b=U in+U CE.us=U BE.us və tranzistor VT2 açılacaq. Nəticədə, əsas cərəyan VT2 artacaq, bu da rezistor vasitəsilə enerji mənbəyindən axacaq R b həm VT1 kollektor qovşağı, həm də VT2 tranzistoru doyma rejiminə keçəcək. Daha da artım U VX tranzistor VT1-in emitent qovşaqlarının bloklanmasına gətirib çıxaracaq və nəticədə o, kollektor qovşağının irəli istiqamətə, emitent qovşaqlarının isə əks istiqamətdə qərəzli olduğu rejimə keçəcək (Tərs keçid rejimi) . Dövrə çıxış gərginliyi U OUT=U CE.us=U 0 (tranzistor VT2 doyma).
Beləliklə, nəzərdən keçirilən element məntiqi AND-NOT əməliyyatını yerinə yetirir.
TTL elementinin ən sadə sxemi bir sıra çatışmazlıqlara malikdir. Belə elementlər ardıcıl birləşdirildikdə, digər oxşar elementlərin emitentləri elementin çıxışına qoşulduqda LE-dən sərf olunan cərəyan artır, yüksək səviyyəli gərginlik isə azalır (log. “1”). Buna görə də, element aşağı yük qabiliyyətinə malikdir. Bu, yük tranzistorları tərəfindən LE-dən istehlak edilən tərs rejimdə çox emitentli tranzistorun böyük emitter cərəyanlarının olması ilə bağlıdır.
Bundan əlavə, bu dövrə müsbət müdaxilə səviyyəsinə görə aşağı səs-küy toxunulmazlığına malikdir: U+ POM = U BE.us –U 0 =U BE.us–2U CE.us. Bu çatışmazlıqları aradan qaldırmaq üçün mürəkkəb bir çevirici ilə TTL sxemləri istifadə olunur (Şəkil 11, b).
3.2.2 Kompleks çevirici ilə TTL elementi
Mürəkkəb bir çeviricisi olan TTL sxemi (Şəkil 11, b), sadə çevirici ilə bir dövrə kimi, məntiqi VƏ DEYİL əməliyyatını həyata keçirir. Girişlərdə gərginlik varsa, qeyd edin. "0" çox emitentli tranzistor VT1 doyma rejimindədir və tranzistor VT2 bağlıdır. Nəticədə, tranzistor VT4 də bağlıdır, çünki cərəyan R4 rezistorundan və VT4 bazasında gərginlikdən keçmir. bae 4 = "0". Transistor VT3 açıqdır, çünki onun bazası rezistor R2 vasitəsilə E enerji mənbəyinə qoşulur. R3 rezistorunun müqaviməti kiçikdir, ona görə də VT3 emitter izləyicisi kimi işləyir. Məntiq elementinin yük cərəyanı və log səviyyəsinə uyğun çıxış gərginliyi tranzistor VT3 və açıq diod VD vasitəsilə axır. “1” tədarük gərginliyinə, gerilim düşməsinə bərabərdir U BE.us, açıq diodda gərginliyin düşməsi U d=U BE.us və əsas cərəyan VT2-dən R 2 müqavimətində kiçik bir gərginlik düşməsi: U¹= E–2U CE.us– R 2 I B 2 = U n– 2U BE.us.
Baxılan rejim TTL məntiq elementinin ötürmə xarakteristikasının 1-ci bölməsinə uyğundur (Şəkil 12.a)
Şəkil 12 Əsas LE seriyasının 155 xüsusiyyətləri:
a – ötürmə, b – giriş.
Bütün girişlərdə gərginlik artdıqca, VT2 bazasının potensialı artır və nə vaxt U VX=U 0 o vaxtdan bəri tranzistor VT2 açılır, kollektor cərəyanı axmağa başlayır I K 2 rezistorlar vasitəsilə R2 və R4. Nəticədə VT3-ün əsas cərəyanı azalır, onun üzərindəki gərginliyin azalması artır və çıxış gərginliyi azalır (Şəkil 12-də 2-ci bölmə). R4 rezistorunda gərginlik düşməsi zamanı U R 4 <U BE.us tranzistor VT4 bağlıdır. Nə vaxt U VX=U¹ o vaxtdan bəri =2U BE.us–U CE.us tranzistor VT4 açılır. Giriş gərginliyinin daha da artması VT2 və VT4-ün doymasına və VT1-in tərs rejimə keçməsinə səbəb olur (Şəkil 12-də 3-cü bölmə). Bu halda nöqtənin potensialı” A"(bax Şəkil 11, b) bərabərdir Ua=U BE.us+U CE.us, və nöqtələr " b» - U b=U CE.us, deməli, U ab=U a–U b=U BE.us. Transistor VT3 və VD1 diodunun kilidini açmaq üçün sizə lazımdır U ab≥2U BE.us. Bu şərt yerinə yetirilmədiyi üçün VT3 və VD1 bağlıdır və dövrə girişindəki gərginlik bərabərdir. U CE.us=U 0 (Şəkil 12-də 4-cü bölmə).
Kommutasiya zamanı həm VT3, həm də VT4 tranzistorlarının açıq olduğu və cərəyan dalğalarının baş verdiyi dövrlər var. Bu cərəyanın amplitudasını məhdudlaşdırmaq üçün dövrəyə kiçik müqavimətə malik (R 3 = 100–160 Ohm) bir rezistor daxil edilir.
MET emitentlərində 2 V-dan çox olan mənfi gərginlikdə tunelin pozulması inkişaf edir və giriş cərəyanı kəskin şəkildə artır. LE-ni mənfi müdaxilənin təsirindən qorumaq üçün dövrəyə onu 0,5-0,6V səviyyəsində məhdudlaşdıran VD2, VD3 diodları daxil edilir.
Müsbət gərginlik (4-4,5) V-dən çox olduqda, giriş cərəyanı da artır, buna görə də LE girişlərini log ilə təmin etmək üçün. “1” girişləri +5 V təchizatı gərginliyinə qoşmaq mümkün deyil.
LE TTL-nin praktiki tətbiqində istifadə olunmamış girişlər sərbəst buraxıla bilər. Bununla belə, bu, sərbəst terminallara müdaxilənin təsiri səbəbindən səs-küy toxunulmazlığını azaldır. Buna görə də, onlar adətən ya bir-biri ilə birləşdirilir, əgər bu, əvvəlki LE üçün artıqlığa gətirib çıxarmazsa və ya giriş cərəyanını məhdudlaşdıran R = 1 kOhm rezistor vasitəsilə +5 V güc mənbəyinə qoşulur. Hər bir rezistora 20-yə qədər giriş qoşula bilər. Bu üsulla səviyyə jurnaldır. "1" süni şəkildə yaradılmışdır.
Kompleks çevirici ilə TTL elementinin səs-küyə qarşı müqaviməti:
U + pom = U 1 o vaxtdan bəri – U 0 = 2U BE.us – 2U CE.us
U – pom = U 1 – U 1 o vaxtdan bəri = E – 4U BE.us + U CE.us
TTL elementlərinin performansı, işə salındıqda siqnalın yayılması gecikmə vaxtı ilə müəyyən edilir t 1,0 ass.r və söndürülür t 0,1 ass.r, tranzistorların əsaslarında azlıq daşıyıcılarının yığılması və rezorbsiya proseslərinin müddətindən, kollektor SC-lərin və SC qovşaqlarının emitent kondensatorlarının tutumlarının doldurulmasından asılıdır. TTL elementinin işləməsi zamanı açıq tranzistorlar doyma vəziyyətində olduğundan, tranzistorlar söndürüldükdə azlıq daşıyıcılarının rezorbsiya vaxtı TTL-nin ətalətinin artmasına əhəmiyyətli töhfə verir.
Mürəkkəb bir çevirici ilə TTL elementləri böyük bir məntiq yelləncək, aşağı enerji istehlakı, yüksək performans və səs-küy toxunulmazlığına malikdir. Tipik TTL parametr dəyərləri aşağıdakılardır: U pit=5 V; U 1 ≥2,8 V; U 0 ≤0,5 V; t bina=10...20 ns; P pot.sr.=10...20 mVt; K dəfə=10.
LE TTL-nin praktiki tətbiqində istifadə olunmamış girişlər sərbəst buraxıla bilər. Bununla belə, bu, sərbəst terminallara müdaxilənin təsiri səbəbindən səs-küy toxunulmazlığını azaldır. Buna görə də, onlar adətən ya bir-biri ilə birləşdirilir, əgər bu, əvvəlki LE üçün artıqlığa gətirib çıxarmazsa və ya giriş cərəyanını məhdudlaşdıran R = 1 kOhm rezistor vasitəsilə +5 V güc mənbəyinə qoşulur. Hər bir rezistora 20-yə qədər giriş qoşula bilər.
3.2.3 TTLSH elementləri
TTL elementlərinin məhsuldarlığını artırmaq üçün TTLSH elementləri tranzistorun bazası və kollektoru arasında birləşdirilmiş şərti tranzistor və Schottky diodunun birləşməsindən ibarət Schottky tranzistorlarından istifadə edir. Schottky diodunda vəziyyətdəki gərginlik düşməsi adi pn qovşağından daha az olduğundan, giriş cərəyanının çox hissəsi dioddan keçir və yalnız kiçik bir hissəsi bazaya axır. Buna görə tranzistor dərin doyma rejiminə girmir.
Nəticə etibarilə, kollektor qovşağından vurulması səbəbindən daşıyıcıların bazada yığılması praktiki olaraq baş vermir. Bu baxımdan, açıldıqda kollektor cərəyanının yüksəlmə vaxtının və söndürüldükdə rezorbsiya müddətinin azalması nəticəsində Schottky maneəsi ilə tranzistor keçidinin sürətində artım var.
Schottky diodları (TTLS) ilə TTL elementlərinin orta siqnalın yayılması gecikmə müddəti oxşar TTL elementləri ilə müqayisədə təxminən iki dəfə azdır. TTLSh-in dezavantajı oxşar TTL elementləri ilə müqayisədə daha aşağı səs-küyə qarşı müqavimətdir. U + pom daha yüksək dəyərə görə U 0 və ya daha az U por.
3.2.4 Üç çıxış vəziyyəti olan TTL elementləri -
əlavə giriş V var - icazə girişi (Şəkil 13, a). Bu girişə gərginlik tətbiq edildikdə U 0 tranzistor VT5 açıq və doymuşdur və tranzistorlar VT6 və VT7 bağlıdır və buna görə də məntiq elementinin işinə təsir göstərmir. İnformasiya girişlərindəki siqnalların birləşməsindən asılı olaraq, LE-nin çıxışı “log” səviyyəli siqnal ola bilər. 0" və ya "log. 1". V girişinə “log” səviyyəsi ilə gərginlik tətbiq edildikdə. 1" tranzistor VT5 bağlanır və VT6 və VT7 tranzistorları açılır, VT3 tranzistorunun bazasındakı gərginlik səviyyəyə enir U BE.us+U d, tranzistorlar VT2, VT3, VT4 bağlanır və LE yüksək empedanslı (üçüncü) vəziyyətə keçir, yəni yükdən ayrılır.
Şəkil 13b bu elementin UGO-nu göstərir. ∇ simvolu çıxışın üç vəziyyətə malik olduğunu göstərir. İkon E∇ “Üçüncü vəziyyətin həlli” =0 siqnalı ilə LE-nin üçüncü (yüksək müqavimətli) vəziyyətə keçirildiyini göstərir.
Enerji təchizatı dövrəsi boyunca müdaxiləni azaltmaq üçün LE qruplarının avtobuslarına qoşulma nöqtələrində hər qutuda təxminən 0,1 μF tutumu olan ayırıcı keramika kondansatörləri quraşdırılmışdır. Hər bir lövhədə, güc dövrəsi və ümumi avtobus arasında 4,7-10 μF tutumlu 1-2 elektrolitik kondansatör var.
Şəkil 13 Üç çıxış vəziyyəti olan TTL VƏ-NOT məntiqi elementi a) və onun UGO b).
Cədvəl 7 bəzi LE TTL seriyalarının parametrlərini göstərir.
Cədvəl 7 TTL məntiq elementlərinin bəzi seriyalarının parametrləri
| OPSİYONLAR | SERİYA | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Universal | Yüksək performans | Mikro güc | |||
| 133, 155 | K531 | KR1531 | K555 | Kr1533 | |
| Giriş cərəyanı I 0 VX, mA | -1,6 | -2,0 | -0,6 | -0,36 | -0,2 |
| Giriş cərəyanı I 1 VX, mA | 0,04 | 0,05 | 0,02 | 0,02 | 0,02 |
| Çıxış gərginliyi U 0 ÇIXIŞ, IN | 0,4 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,4 |
| Çıxış gərginliyi U 1 ÇIXIŞ, IN | 2,4 | 2,7 | 2,7 | 2,7 | 2,5 |
| Çıxış fanout nisbəti K DƏFƏ | 10 | 10 | 10 | 20 | 20 |
| Girişin birləşdirilməsi faktoru K HAQQINDA | 8 | 10 | - | 20 | - |
| Siqnalın yayılmasının gecikmə vaxtı t ARKA | 19 | 4,8 | 3,8 | 20 | 20 |
| Cari istehlak, mA: | |||||
| I 0 TƏR(saat U 0 ÇIXIŞ) | 22 | 36 | 10,2 | 4,4 | 3 |
| I 1 TƏR(saat U 1 ÇIXIŞ) | 8 | 16 | 2,8 | 1,6 | 0,85 |
| 0,4 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,4 | |
| Təchizat gərginliyi, V | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Çıxış cərəyanları, mA: | |||||
| I 0 ÇIXIŞ | 16 | 20 | 20 | 8 | 4 |
| I 1 ÇIXIŞ | -0,4 | -1 | -1 | -0,4 | -0,4 |
| Bir element üçün orta enerji istehlakı, mW | 10 | 19 | 4 | 2 | 1,2 |
3.3 Emitentlə əlaqəli məntiq
Emitentlə əlaqəli məntiqin (ECL) əsası yüksək sürətli cərəyan açarıdır (Şəkil 14a). O, iki tranzistordan ibarətdir, kollektor dövrəsinə RK yük rezistorları daxil edilir və hər iki tranzistorun emitent dövrəsində Rk-dan əhəmiyyətli dərəcədə böyük olan ümumi bir rezistor Re var. Giriş siqnalı Uin tranzistorlardan birinin girişinə, Uop istinad gərginliyi isə digərinin girişinə verilir. Dövrə simmetrikdir, buna görə də ilkin vəziyyətdə (U in = U op) eyni cərəyanlar hər iki tranzistordan keçir. Ümumi cərəyan I O Re müqavimətindən keçir.
Şəkil 14 Emitentlə əlaqəli məntiq: a) cərəyan açarı;
b) sadələşdirilmiş elektrik sxemi
Artan zaman U in tranzistor VT1 vasitəsilə cərəyan artır, müqavimət R e üzərində gərginlik düşməsi artır, tranzistor VT2 bağlanır və ondan keçən cərəyan azalır. Giriş gərginliyi ilə "1" səviyyə qeydinə bərabərdir ( Uin =U 1), tranzistor VT2 bağlanır və bütün cərəyan tranzistor VT1 vasitəsilə axır. Dövrə parametrləri və cərəyan I 0, tranzistor VT1, açıq olduqda, doyma bölgəsinin sərhədində xətti rejimdə işləyəcək şəkildə seçilir.
Azaldıqda U in səviyyəni qeyd etmək üçün "0" ( U in=U 0), əksinə, tranzistor VT1 bağlıdır və tranzistor VT2 doyma bölgəsi ilə sərhəddə xətti rejimdədir.
ESL dövrəsində (Şəkil 14b) bir və ya bir neçə tranzistor (giriş birləşmə əmsalından asılı olaraq) cari keçidin qollarından birini təşkil edən VT1 tranzistoruna paralel olaraq birləşdirilir. Yük tutumunu artırmaq üçün LE çıxışlarına iki emitter izləyicisi VT4 və VT5 qoşulur.
Bütün girişlərə və ya onlardan birinə siqnal tətbiq edərkən, məsələn, birinci U VX 1 =U 1, tranzistor VT1 açılır və cərəyan I 0 ondan keçir və tranzistor VT3 bağlanır.
U OUT 1 = U 1 – U BE.us = U 0
U OUT 2 = U PIT – U BE.us = U 1
Beləliklə, birinci çıxışa münasibətdə bu sxem məntiqi OR-NOT əməliyyatını, ikinci çıxışa münasibətdə isə OR əməliyyatını həyata keçirir. Bu eşik gərginlik olduğunu görmək asandır U POR =U OP, məntiq kənarı Δ U=U 1 -U 0 =U BE.us və dövrənin səs-küy toxunulmazlığı U + POM=U - POM=0,5U BE.us.
Elementin giriş cərəyanları və buna görə də ESL-nin yük cərəyanları kiçikdir: I 0 VX≈0, cərəyan I 1 VX doyma bölgəsində deyil, doyma bölgəsinin kənarında işləyən tranzistorun əsas cərəyanına bərabərdir. Buna görə elementin yük qabiliyyəti yüksəkdir və dallanma əmsalı 20 və ya daha çox olur.
Məntiqi fərq kiçik olduğundan, enerji təchizatı gərginliyinin qeyri-sabitliyi ESL-nin səs-küy toxunulmazlığına əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. ESL sxemlərində səs-küy toxunulmazlığını artırmaq üçün enerji mənbəyinin müsbət qütbü əsaslandırılmır, lakin müsbətdir. Bu, müdaxilə gərginliyinin böyük bir hissəsinin yüksək müqavimət R e düşməsi və onun yalnız kiçik bir hissəsinin dövrənin girişlərinə çatması üçün edilir.
LE ESL və TTL-dən birlikdə istifadə edərkən, onların arasına məntiqi siqnalların səviyyələrini koordinasiya edən xüsusi mikrosxemlər daxil etmək lazımdır. Onlar çağırılır səviyyə çeviriciləri(PU).
ESL-nin yüksək performansı aşağıdakı əsas amillərlə bağlıdır:
1 Açıq tranzistorlar doyma vəziyyətində deyil, buna görə də bazalarda azlıq daşıyıcılarının rezorbsiya mərhələsi istisna olunur.
2 Giriş tranzistorları, aşağı çıxış müqavimətinə malik olmaqla, böyük bir əsas cərəyanı və buna görə də giriş və istinad tranzistorlarının qısa açılış və bağlanma müddətini təmin edən əvvəlki elementlərin emitent izləyicilərindən idarə olunur.
Bütün bu amillər birlikdə ESL elementlərinin çıxış gərginliyinin qısa yüksəliş və eniş vaxtlarını təmin edir.
Aşağıdakı orta parametrlər ESL üçün tipikdir: U pit=–5V; U 1 =–(0,7–0,9)V; U 0 =–(1,5–2)V; tZ D.av=3–7 ns; P tər=10–20 mVt.
K500 və K1500 seriyaları perspektivli hesab olunur, K1500 seriyası subnanosaniyədir və yayılma gecikməsi 1 ns-dən azdır. (Cədvəl 8).
Cədvəl 8 LE ESL əsas seriyasının parametrləri
| Seçimlər | Serial | |
|---|---|---|
| K500 | K1500 | |
| Giriş cərəyanı I 0 VX,mA | 0,265 | 0,35 |
| Giriş cərəyanı I 1 VX, mA | 0,0005 | 0,0005 |
| Çıxış gərginliyi U 0 ÇIXIŞ, IN | -1,85…-1,65 | -1,81…-1,62 |
| Çıxış gərginliyi U 1 ÇIXIŞ, IN | -0,96…-0,81 | -1,025…-0,88 |
| Çıxış həddi gərginliyi, V: | ||
| U 0 ÇIXIŞ | -1,63 | -1,61 |
| U 1 ÇIXIŞ | -0,98 | -1,035 |
| Yayılma gecikmə vaxtı, ns | 2,9 | 1,5 |
| İcazə verilən müdaxilə gərginliyi, V | 0,125 | 0,125 |
| Fanout faktoru K DƏFƏ | 15 | - |
| Təchizat gərginliyi, V | -5,2; -2,0 | -4,5; -2,0 |
| Element başına güc sərfi, mVt | 8…25 | 40 |
3.4 Birbaşa əlaqəli tranzistor məntiqi (DLC)
TLNS elementinin dövrəsində yük müqaviməti iki tranzistorun birləşdirilmiş kollektorlarının dövrəsinə daxil edilir (Şəkil 15,a). X1 və X2 giriş siqnalları bu tranzistorların əsaslarına qidalanır. X1 və X2 eyni vaxtda “log 0”-a bərabərdirsə, onda hər iki tranzistor bağlanır və dövrənin çıxışı yüksək potensial Y = 1 olacaqdır. Ən azı bir və ya hər iki girişə yüksək potensiallı “log 1” tətbiq edilərsə, o zaman bir və ya hər iki tranzistor açıqdır və dövrənin çıxışı aşağı potensial Y = 0 olacaqdır. Beləliklə, sxem OR-NOT əməliyyatını yerinə yetirir.
Şəkil 15 LE NSTL a) və yük tranzistorlarının giriş xarakteristikası b).
Gördüyünüz kimi, NSTL element sxemi son dərəcə sadədir, lakin onun əhəmiyyətli bir çatışmazlığı var. Elementin çıxışı log potensialına təyin edildikdə. “1”, Şəkil 15-də göstərildiyi kimi yük tranzistorlarının əsaslarına sabit potensial tətbiq olunur, nöqtəli xətt U¹. Tranzistorların parametrlərində səpilmə səbəbindən (bax Şəkil 15, b) tranzistorların əsas cərəyanları əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər. Nəticədə, tranzistorlardan biri dərin doyma daxil ola bilər, digəri isə xətti rejimdə ola bilər. Bu halda, "log.1" səviyyələri əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənəcək, bu da bütövlükdə cihazın işində həmişə nasazlıqlara səbəb olacaqdır. Buna görə də, LE NSTL sxemi yalnız gərginliklə idarə olunan tranzistorlarla istifadə olunur.
3.5 İnteqral inyeksiya məntiqi
İnteqrasiya edilmiş injection məntiqinin (I²L) elementlərinin diskret sxemlərdə analoqları yoxdur və yalnız inteqrasiya olunmuş versiyada həyata keçirilə bilər (Şəkil 16, a). I²L elementi iki tranzistordan ibarətdir: üfüqi pnp tranzistoru injektor kimi çıxış edir və şaquli multikollektor npn tranzistoru çevirici rejimində işləyir. Ümumi n tipli bölgə pnp tranzistorunun bazası, həmçinin npn tranzistorunun emitenti kimi xidmət edir və “torpaq” nöqtəsinə qoşulur. pnp tranzistorunun kollektoru və npn tranzistorunun bazası da ümumi sahədir. Ekvivalent dövrə Şəkil 16b-də göstərilmişdir.
Şəkil 16 Enjeksiyon gücü ilə tranzistor: a - blok diaqramı, b - ekvivalent dövrə, c - cərəyan generatoru ilə ekvivalent dövrə.
Təchizat gərginliyi enjektörün emitter bazası dövrəsinə verilir U PIT. Minimum mənbə gərginliyi emitent qovşağında gərginliyin düşməsi ilə müəyyən edilir: U CE.us=0,7 V. Amma emitent cərəyanını sabitləşdirmək üçün I 0 rezistor R mənbə ilə ardıcıl bağlanır və enerji mənbəyinin gərginliyi alınır U PIT=1...1.2 V. Bu halda p-n qovşağı emitent-baza VT1 açıqdır və deşiklərin kollektor qovşağına yayılması baş verir. Kollektora doğru hərəkət etdikdə, bəzi dəliklər elektronlarla yenidən birləşir, lakin onların əhəmiyyətli bir hissəsi kollektor qovşağına çatır və oradan keçərək çeviricinin p-əsasına (tranzistor VT2) daxil olur. Bu diffuziya prosesi, yəni. giriş təsirindən asılı olmayaraq bazaya daim deşiklər vurulur.
VT2 bazasında gərginlik varsa U in=U S açarının qapalı vəziyyətinə uyğun gələn 0, çeviricinin p-əsasına daxil olan deliklər enerji mənbəyinin mənfi qütbünə sərbəst şəkildə axır. Transistor VT2-nin kollektor dövrəsində heç bir cərəyan axmır və bu, VT2 kollektor dövrəsinin açıq vəziyyətinə bərabərdir. Çıxış dövrəsinin bu vəziyyəti log gərginliyinə uyğundur. "1".
At U in=U 1 (S açarı açıqdır) çeviricinin p-əsas hissəsində deşiklər yığılır. Baza potensialı artmağa başlayır və müvafiq olaraq VT2 keçidlərindəki gərginliklər bu keçidlər açılana qədər azalır. Sonra tranzistor VT2-nin kollektor dövrəsində bir cərəyan axacaq və çeviricinin emitent və kollektoru (tranzistor VT2) arasındakı potensial fərq sıfıra yaxın olacaq, yəni. bu tranzistor dövrənin qısaqapanmış hissəsini təmsil edir və bu vəziyyət log səviyyəsinə uyğun olacaq. "0". Beləliklə, nəzərdən keçirilən element açar rolunu oynayır.
Məlum olduğu kimi, ümumi bazaya malik dövrəyə qoşulmuş tranzistorun kollektor cərəyanı geniş diapazonda kollektorda gərginliyin dəyişməsindən asılı deyildir. Transistor VT1 OB ilə dövrəyə daxil edilir. Bipolyar tranzistorun işləmə nəzəriyyəsindən məlum olur ki, onun sabit emitent cərəyanında qəbul edilən çıxış xarakteristikası demək olar ki, üfüqidir, yəni kollektor cərəyanı kollektordakı gərginlikdən asılı deyildir. Buna görə də, onu ekvivalent cərəyan generatoru ilə əvəz etmək olar. Ekvivalent cərəyan generatoru teoreminə görə, cərəyan mənbəyindən daimi gərginliyin əlavə edilməsi və ya çıxarılması həmin generatorun cari dəyərinə təsir göstərmir. Buna uyğun olaraq, enjeksiyon gücünə malik tranzistor dövrəsi Şəkil 16c-də göstərilən daha sadə ekvivalent dövrə kimi görünür.
Əgər U in=U 1 , sonra cərəyan I Cari generatordan 0, onu açaraq VT2-nin bazasına axır. Harada U in=U 0 . Əgər U in=U 0, sonra cari I 0 yerə qısaldılmış, tranzistor VT2 bağlıdır və U həyata=U 1 .
Şəkil 17 İnteqrasiya edilmiş inyeksiya məntiqi (I²L): OR-NOT elementinin sxemi a) və məntiqi funksiyanın icrası AND b).
Çox kollektorlu tranzistorun istifadəsi ümumi kollektor cərəyanı VT2-ni bir oxşar elementin girişini idarə etmək üçün kifayət qədər bir neçə eyni hissəyə bölməyə imkan verir. Bunun sayəsində Şəkil 17, a-da göstərilən OR-NOT məntiqi elementinin ən sadə sxemindən istifadə etmək mümkün olur. Bu sxem NSTL elementinin dövrəsinə bənzəyir (bax Şəkil 15, a). NOR-NOT NSTL elementinin dövrəsindən fərqli olaraq, NOR-NOT AND²L elementi hətta birləşmiş kollektor dövrəsində rezistor tələb etmir, çünki kollektor dövrəsi sonrakı mərhələnin cari generatorundan enerji alır.
Şəkil 17b-də VƏ məntiqi funksiyasını həyata keçirən sxem göstərilir.Hər iki girişə (X1 və X2) məntiq siqnalı tətbiq edildikdə. İnverterlərin birləşdirilmiş kollektorlarında (VT3 və VT4) "0" log səviyyəsi olacaqdır. "1". Girişlərdən birinə və ya hər iki girişə eyni vaxtda log siqnalı tətbiq edildikdə. "1", dövrənin çıxışında bir log siqnalımız var. Məntiqi VƏ əməliyyatının yerinə yetirilməsinə uyğun gələn “0”.
I²L elementləri substratda kiçik bir sahə tutur və aşağı enerji istehlakına və keçid enerjisinə malikdir. Onlar aşağıdakı parametrlərlə xarakterizə olunur: U PIT=1 V; t təyin edin.=10...100 ns; K dəfə=3,5; K rev=1.
3.6 MOS tranzistorlarına əsaslanan məntiq elementləri
MOS tranzistor məntiq elementləri iki növ tranzistordan istifadə edir: idarəetmə və yük. Nəzarətçilərin qısa, lakin kifayət qədər geniş kanalı var və buna görə də yüksək keçiricilik dəyərinə malikdir və aşağı gərginliklə idarə olunur. Yükləyənlər, əksinə, daha uzun, lakin dar bir kanala malikdirlər, buna görə də daha yüksək çıxış müqavimətinə malikdirlər və böyük bir aktiv müqavimət kimi çıxış edirlər.
3.6.1 Dinamik yüklü düymələrdəki məntiq elementləri
Dinamik yükləri olan açarlarda məntiq elementləri bir yükdən və bir neçə idarəetmə tranzistorundan ibarətdir. Əgər idarəetmə tranzistorları paralel bağlanırsa, onda NSTL-də olduğu kimi (bax Şəkil 15, a) element məntiqi YA-YOX əməliyyatını yerinə yetirir və ardıcıl qoşulduqda isə VƏ DEYİL əməliyyatını yerinə yetirir (Şəkil 18, a). , b).
Şəkil 18 MOS TL elementlərinin diaqramları: a) – OR-NOT, b) – AND-NOT.
X1 və X2 girişlərində gərginlik varsa U ВХ =U 0 <U ZI.por idarəetmə tranzistorları VT1 və VT2 bağlıdır. Bu halda çıxış gərginliyi log səviyyəsinə uyğun gəlir. "1". Bir elementin bir və ya hər iki girişinə gərginlik tətbiq edildikdə U ВХ =U 1 >U ZI.por, onda çıxışda bir jurnalımız var. “0” məntiqi OR-NOT əməliyyatının yerinə yetirilməsinə uyğundur.
AND-NOT element sxemində idarəetmə tranzistorları ardıcıl olaraq bağlanır, buna görə səviyyə logdur. Dövrənin çıxışında “0” yalnız hər iki girişdə tək siqnal olduqda baş verir.
MOS TL elementləri yüksək səs-küy toxunulmazlığına, böyük məntiqi fərqə, aşağı enerji istehlakına və nisbətən aşağı performansa malikdir. Aşağı eşikli MOS tranzistorlarına əsaslanan elementlər üçün, adətən U PIT=5...9 V, və yüksək eşikdə U PIT=12,6…27 V. MOS TL-nin əsas parametrləri: P tər=0,4...5 mVt, t ZD.av=20...200 ns; U 0 ≤1 V; U 1 ≈7 V.
3.6.2 Tamamlayıcı açarlar üzərində məntiqi elementlər
Tamamlayıcı keçid müxtəlif keçiricilik tipli kanalları olan iki MOS tranzistorundan ibarətdir, onların girişləri paralel və çıxışları sıra ilə bağlıdır (Şəkil 19a). Qapı gərginliyi eşikdən çox olduqda, müəyyən bir kanalı olan bir tranzistor üçün müvafiq tranzistor açıq, digəri isə bağlıdır. Gərginlik əks qütblü olduqda, açıq və qapalı tranzistorlar yerlərini dəyişir.
Tamamlayıcı açarlarda (CMOS) LE-lər bir sıra danılmaz üstünlüklərə malikdir.
Enerji mənbəyinin gərginliyi geniş diapazonda (3-dən 15 V-a qədər) dəyişdikdə müvəffəqiyyətlə işləyirlər, bu da rezistorları ehtiva edən LE-lər üçün əlçatmazdır.
Yüksək yük müqavimətinə malik statik rejimdə CMOS LE-lər praktiki olaraq heç bir enerji istehlak etmir.
Onlar həmçinin aşağıdakılarla xarakterizə olunur: çıxış siqnal səviyyələrinin sabitliyi və onun enerji mənbəyinin gərginliyindən kiçik fərqi; yüksək giriş və aşağı çıxış müqaviməti; digər texnologiyaların mikrosxemləri ilə koordinasiya asanlığı.
Şəkil 19 CMOS TL məntiq elementlərinin sxemləri: a) çevirici, b) NOR, c) NAND.
2OR-NOT funksiyasını yerinə yetirən CMOS LE-nin sxemi Şəkil 19b-də göstərilmişdir. VT1 və VT3 tranzistorları p tipli kanala malikdir və sıfıra yaxın qapı gərginliklərində açıqdır. VT2 və VT4 tranzistorları n-tipli kanala malikdir və eşik dəyərindən daha çox olan qapı gərginliklərində açıqdır. Girişlərin hər ikisi və ya birinin log səviyyəsi varsa. "1", onda dövrənin çıxışı log siqnalı olacaq. “0” məntiqi OR-NOT əməliyyatının yerinə yetirilməsinə uyğundur.
Əgər pilləli və paralel qoşulmuş tranzistorlar qrupları dəyişdirilirsə, onda VƏ-YOX funksiyasını yerinə yetirən element həyata keçiriləcək (Şəkil 19c). Əvvəlki ilə oxşar işləyir. VT1 və VT3 tranzistorları p tipli kanala malikdir və qapının gərginliyi sıfıra yaxın olduqda açıqdır. VT2 və VT4 tranzistorları n-tipli kanala malikdir və eşik dəyərindən daha çox olan qapı gərginliklərində açıqdır. Bu tranzistorların hər ikisi açıqdırsa, çıxışda "log" siqnalı qurulacaq. 0".
Beləliklə, tranzistorların elektrik keçiriciliyinin p tipli kanalları ilə paralel qoşulması və tranzistorların n tipli kanallarla pilləli birləşməsi VƏ-YEYİR funksiyasını həyata keçirməyə imkan verdi.
LE CMOS-da üç sabit vəziyyətə malik elementlər çox sadə şəkildə həyata keçirilir. Bunun üçün tərs siqnallarla idarə olunan iki tamamlayıcı tranzistor VT1, VT4 (Şəkil 20a) inverter tranzistorları ilə ardıcıl olaraq birləşdirilir.
Şəkil 20 Üç çıxış vəziyyəti ilə çevirici a); TTL LE-nin CMOS LE ilə əlaqələndirilməsi b).
TTL LE-nin CMOS LE ilə uyğunlaşdırılması bir neçə yolla edilə bilər:
1) CMOS LE-ni aşağı gərginliklə (+5 V) gücləndirin, bu zaman TTL LE siqnalları CMOS LE tranzistorlarını dəyişdirir;
2) LE TTL-ni açıq kollektorla istifadə edin, çıxış dövrəsinə əlavə bir gərginlik mənbəyinə qoşulmuş bir rezistor daxildir (Şəkil 20b).
Saxlama və quraşdırma zamanı statik elektrikdən ehtiyatlı olun. Buna görə saxlama zamanı mikrosxemlərin terminalları bir-birinə elektriklə bağlıdır. Onlar enerji təchizatı söndürüldükdə quraşdırılır və bilərziklərin istifadəsi məcburidir, onların köməyi ilə elektrikçilərin gövdəsi yerə bağlıdır.
CMOS seriyalı LE-lər aşağı və orta sürətli aşağı qiymətli rəqəmsal cihazların tikintisində geniş istifadə olunur. Bəzi CMOS tipli LE seriyalarının parametrləri Cədvəl 8-də verilmişdir.
Cədvəl 8 Bəzi CMOS tipli LE seriyalarının parametrləri
| Seçimlər | seriyası | |
|---|---|---|
| 176, 561, 564 | 1554 | |
| Təchizat gərginliyi U PIT, IN | 3…15 | 2…6 |
| Çıxış gərginlikləri, V: | ||
| aşağı səviyyə U 0 ÇIXIŞ | <0,05 | <0,1 |
| yüksək səviyyə U 1 ÇIXIŞ | U PIT–0,05 | U PIT–0,01 |
| Orta siqnal gecikmə vaxtı, ns: | ||
| üçün U PIT=5 V | 60 | 3,5 |
| üçün U PIT=10 V | 20 | - |
| İcazə verilən müdaxilə gərginliyi, V | 0,3 U PIT | - |
| Statik rejimdə enerji istehlakı, mVt / kassa | 0,1 | 0,1…0,5 |
| Giriş gərginliyi, V | 0,5…(U PIT+0,5 V) | 0,5…(U PIT+0,5 V) |
| Çıxış cərəyanları, mA | 1…2,6 | >2,4 |
| Kommutasiya tezliyində enerji istehlakı f=1 MHz, U PIT=10 V, C n=50 pf, mVt/hüquq | 20 | - |
| Saat tezliyi, MHz | - | 150 |