2. Діодно-тарнзисторні логічні елементи (дтл)
2.Діодно-тарнзисторні логічні елементи (ДТЛ)
2.1.Базовий елемент І-НЕ (елемент Шеффера)
Розглянемо діодний елемент І-НЕ.
Підсилювач-інвертор містить 2 каскади.
Вхідний фазоінверсний каскад побудований на транзисторі^ VT1, який формує 2 протифазні сигнали, що керують режимами роботи транзисторівVT2іVT3.
Вихідний каскад на транзисторахVT2іVT3забезпечує перемикання виходу між загальною шиною та джерелом живлення.
Особливістю даної електричної схеми є використання базової ланцюга транзистора діодаVD3, який призначений для збільшення порогової напруги транзисторного ключа і запобігання спрацьовування його від перешкод вхідних сигналів на рівні логічного нуля. РезисторR2включають між базою і загальною шиною (або підключають до джерела зміщення), що забезпечує протікання зворотного струму колекторного переходу в режимі відсічення транзистора.
Нехай на вхід подається низький рівень вхідного сигналу, (щоб відкрити транзистор, необхідно зміститиVD1,VD2таVD3).
При цьому транзисториVT1,VT3замкнені, аVT2може перебувати в будь-якому з можливих режимів.
Залежно від способу підключення навантаження транзистор може бути замкнений (підключений до джерела живлення), знаходиться в активному режимі або в режимі насичення.
Якщо навантаження підключено до землі, через відкритий транзистор може протікати струм.
,
де - Опір насичення.
При високому рівні вхід інвертора (вхідний сигнал) транзистор^ VT1перетворюється на режим насичення. Через резисториR3іR4протікає струм за рахунок падіння напруги на цих резисторах,транзисторVT2замикається (переходить у режим відсічення), а транзисторVT3–у режим насичення.
Передавальна характеристикаелемента - залежність вихідної напруги від домінуючого вхідного сигналу . Вид передавальної характеристики залежить від типу та параметрів навантаження.
На передавальній характеристиці можна виділити чотири області.
В області 1, , транзисториVT1іVT3залишаються замкненими, і на їх виході підтримується постійна напруга:
В області 2 транзисториVT1іVT2знаходяться в активному режимі, і схема має великий коефіцієнт посилення за напругою навантаження. У цій галузі погіршується схибленість логічного елемента на рівні логічного нуля. Порогова напруга завдяки діодуVD3збільшується.
Якби не було діода^ VD3, то транзисторVT1відкривався б через найменшу перешкоду, а діодVD3і тягне за собою резистор.
Ця умова використовується для термостабілізації. При максимальній температурі ми отримуємо мінімальну напругу та максимальний струм.
В області 3 всі транзистори перебувають у активному режимі.
В області 4 транзисториVT1іVT3насичені і вихідна напруга логічного нуля не залежить від напруги, а визначається параметрами навантаження. ^
2.2.Логічний елемент І-АБО-НЕ (АБО-НЕ)
Здатність навантаження ДТЛ-елемента збільшується при використанні на його виході двотактного підсилювача потужності. На малюнку 2.2 на прикладі ДТЛ-елемента двоступінчастої логіки І-АБО не показана схема підсилювача потужності, що часто використовується в інтегральних мікросхемах (ІМС) на біполярних транзисторах.
- реалізує двоступінчасту функцію (логічна реалізація).
Тут перший каскад^ VT1має два фазоінверсні виходи, які керують режимами транзисторів кінцевого каскаду на складовому транзисторіVT2, VT3і транзисторіVT4. РезисторR6забезпечує відведення, необхідне забезпечення температурної стабільності транзистораVT3. Якщо вхідний сигнал:
,
то транзисториVT1таVT4замкнені, аVT2таVT3відкриті і на виході формується високий рівень:
.
Якщо ж то транзисториVT1іVT4насичені, аVT2, VT3знаходяться в режимі відсічення. На виході встановлюється низький рівень:
В обох станах наскрізний струм через транзисториVT2, VT3іVT4не протікає, тому що в цьому ланцюзі завжди один транзистор замкнений. Завдяки цьому вихідний опір ДТЛ-елемента в обох логічних станах замало, а енергоспоживання схеми зростає. Наскрізний струм через кінцевий каскад може протікати в перехідному режимі з логічного нуля на логічну одиницю на виході. Для його обмеження у схему включений резисторR5. здатність навантаження таких елементів досягає і вище.