Файл: Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства учебник.pdf

ходов п и при этом не ухудшатся условия отпирания транзистора следующей ступени. Однако число п ограничено величиной Уімакс. при которой ток через диод (и напряжение на диоде) становится равным нулю, диод запирается и напряжение ыі;э не фиксируется. Действительно, ток нагрузки

С ростом п растет ток /„ и уменьшаются ток через диод и напря­

как коллекторный ток открытого транзистора, примерно равный Ек/Як, ограничен и выбирается из условия, что коэффициент уси­

Выбор параметров схемы с фиксирующим диодом во многом ана­ логичен выбору параметров в обычной схеме: после выбора тран­

и п выходами определяется в основном так же, как и в ключе ОЭ с m = l и я = 1. Отметим только некоторые особенности. В.этих схемах включение ускоряющих конденсаторов С часто нецелесо­ образно, так как приводит к росту емкостной нагрузки на коллек­ тор запирающегося транзистора и удлинению фронта отрица­

стремится к —£ к, а фиксируется на уровне, примерно равном —£ ф .

147

Следует также отметить неблагоприятные условия во входной цепи транзистора; пусть, например, на всех /га входах действуют высокие по абсолютной величине потенциалы, транзистор насы­ щен, а в момент t = 0 на большинстве входов (на k входах, где /га/2 •< k /га— 1) потенциал становится низким (почти равным нулю). Тогда через базу транзистора пройдет большой обратный ток разряда k конденсаторов. При этом возможно временное за­ пирание транзистора, хотя на один или несколько входов подан высокий потенциал. На коллекторе этого транзистора появится ложный сигнал, который может привести к сбою работы схемы.

Поэтому реальное повышение быстродействия _в резисторно­ транзисторных схемах возможно лишь путем применения высоко­ частотных транзисторов п выбора сопротивлений связи R, RQ, обеспечивающих достаточные уровни управляющих токов; суще­ ственное увеличение быстродействия достигается также примене­ нием ненасыщенных ключей с отрицательной обратной связью.

Характеристики элементов РТЛ

Проведенное выше рассмотрение позволяет дать оценку основ­ ным характеристикам элементов РТЛ.

Нагрузочная способность (га) ограничена практически только выполнением условия насыщения транзистора; в элементах РТЛ, построенных на ITC, п ^ 5.

Коэффициент объединения по входу (/га) ограничен выполне­ нием условий запирания п насыщения транзистора; кроме того, с ростом /га растет возможная глубина насыщения транзистора (когда на всех пг входах элемента действуют высокие по абсолют­ ной величине уровни напряжения), что ведет к ухудшению бы­ стродействия (из-за увеличения /зср); обычно ш-^.4.

Быстродействие элемента РТЛ невелико (іЗСр — порядка со­ тен нс).

Помехоустойчивость элемента может быть весьма значитель­ ной; для этого достаточно увеличить запасы по запиранию (например, путем увеличения смещения Ео) и по насыщению (на­ пример, путем увеличения Ru). Однако при этом возрастают дли­ тельности задержек включения и выключения элемента и, следова­ тельно, ухудшается быстродействие.

Потребляемая мощность в элементах РТЛ на ИС достигает десятков и сотен милливатт; в основном мощность рассеивается на резисторах.

2.6.3. ДИОДНО-ТРАНЗИСТОРНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Схема

Типовая интегральная диодно-транзисторная схема (ДТЛ) приведена на рис. 2.47. Эта схема реализует логическую функцию И — НЕ положительных сигналов — «.положительная логика»):

148

налов. Только в том случае, когда на всех пг входах действуют высокие уровни напряжения Е \ диоды заперты и через базу тран­ зистора протекает большой ток, равный разности токов через ре­ зисторы RA и RQ (не считая малые обратные токи через запертые диоды); при этом транзистор насыщен, напряжение на его кол­ лекторе иІШнизкое и представляет собой нижний логический уро­ вень Е° (у = 0). Если хотя бы на одном входе ДТЛ действует низкий уровень Еп, то соответствующий диод открыт, через него идет большой ток, вследствие чего ток через базу транзистора мал, транзистор заперт, его коллекторное напряжение высокое (примерно равное Ек) и представляет собой высокий логический уровень Е 1 (у = 1).

Связь между входной логической схемой (И) и инвертором (НЕ) осуществляется при помощи кремниевых диодов ДсмЬ Дсмг-

чальной «пятки»). Следовательно, независимо от величины тока диода гд (если только ід превышает некоторый малый уровень) напряжение на диоде положительно и постоянно. Поэтому цепочка диодов Дсм, и Дсм2 может рассматриваться как источник постоян­ ного смешения, равного 2мДСм-

Для количественной иллюстрации работы схемы будем пола­ гать, что пороговый уровень отпирания транзистора, а также по­ роговый уровень отпирания диодов равен ДПор = 0,6В, напряже­ ние на открытом диоде и на базе насыщенного транзистора равно:

149-

влияния нагрузки напряжение Е° примерно равно напряжению на коллекторе насыщенного транзистора и іт , так как при открытых нагрузочных диодах общее сопротивление нагрузки примерно равно сопротивлению п параллельно соединенных резисторов RA, т. е. RA/п, что при величине RA в несколько килоом несравненно больше выходного сопротивления насыщенной схемы, т. е. де­ сятков ом.)

Напряжение на базе транзистора равно:

ное напряжение запертой схемы «выхзанр, высокое, приблизительно равное £ І;, т. е. Е1 = Ек (при высоком выходном напряжении на­ грузочные диоды заперты н общая нагрузка на закрытую схему составляет величину порядка /?ДОбр/«, где #ДОбр — обратное со­ противление диода, что много больше выходного сопротивления закрытой схемы, примерно равного RK).

В случае отсутствия в схеме источника смещения Е& (резис­

=1,76 мА). • Входной ток /их шш минимален в том случае, когда все т вход­

ных диодов открыты; при идентичности входных цепей іВХМпп =

8=2 '~~7Г ^вх макс»

150