Быстродействующие логические элементы

Эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ)

Микросхемы на основе ЭCЛ нашли применение в быстродействующих вычислительных устройствах благодаря таким преимуществам перед другими микросхемами, как высокое быстродействие, большая нагрузочная способность, высокая стабильность динамических параметров при изменении напряжения питания и рабочей температуры, независимость тока потребления от частоты переключения.

Микросхемы ЭСЛ-типа являются самыми быстродействующими схемами на основе кремния, выпускаемыми отечественной промышленностью. Высокое быстродействие обусловлено тем, что в этих элементах транзисторы работают в ненасыщенном режиме. Уменьшение времени задержки распространения достигается также в результате малого выходного напряжения, но это влечет за собой малое значение помехоустойчивости.

Микросхемы технологии ЭСЛ имеют ряд серьёзных недостатков, вследствие чего в настоящее время используются редко. Практически, единственное серьёзное их достоинство, – малое время задержки. Но, когда были разработаны микросхемы других технологий с высоким быстродействием, неудобство серий ЭСЛ стало очевидным. Тем не менее, (по крайней мере, в учебных целях), изучение их является полезным.

Отличительный признак технологии ЭСЛ – использование переключателя тока на дифференциальном усилителе (они изучались в курсе «Электроника»).

Рассмотрим схему на рисунке 1.27.

Оба плеча каскада симметричны, транзисторы и резисторы одинаковы. Если входное напряжение U_вх равно опорному напряжению U_оп, тогда ток I₁ равен току I₂ и выходные напряжения будут равны между собой (т.е. U_вых1= U_вых2).

Так как все напряжения отрицательны, то следует определиться, какое напряжение соответствует логическому «0», а какое «1». Будем считать, что «0» - малое по модулю, т. е. большее по абсолютному значению напряжение, чем «1», как показано на рисунке 1.28.

Пусть входное напряжение по модулю равно уровню лог. «0», и меньше, чем опорное напряжение по модулю (т.е. ).

Тогда по абсолютному значению входное напряжение больше опорного. Поскольку в схеме использованы транзисторы типа n-p-n, то VT1 будет больше открыт и, соответственно, ток I₁ будет больше тока I₂. Выходное напряжение U_вых1 будет равно уровню лог. «1», а выходное напряжение U_вых2 будет равно уровню лог. «0».

Рассуждая аналогично, получим: если входное напряжение по модулю равно уровню лог. «1», большему, чем опорное напряжение по модулю (т.е. ), тогда все соответственно наоборот - U_вых1 = U⁰, а U_вых2 = U¹.

Делаем вывод, что данная схема реализует следующий элемент (см. рисунок 1.29): входной сигнал повторяется на выходе 2 и инвертируется на выходе 1.

U_вых2

U_вх

U_вых1

Рисунок 1.29 - Логический элемент,

соответствующий схеме рисунка 1.28

Понятно, что такой элемент не может быть базовым, т. к. не обладает логической полнотой. В качестве БЛЭ может использоваться элемент И-НЕ либо ИЛИ-НЕ.

Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 635; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 91011 12 13 14 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!