Закрытое  Акционерное Общество

«Азербайджан  Хава Йоллары»

Национальная  Академия Авиации 
 
 
 
 
 
 

Самостоятельная работа 

По  дисциплине: Микросхемотехника и микропроцессоры

Тема: Цифровые интегральные логические элементы

Факультет:  ЛТЭВТ 
 

Специальность: Инженер-Авионик 
 

Группа: 1139рА 
 
 
 
 

Студент:                                                                                               /Мехтиев Р./ 
 
 

Преподаватель:                                                                                 /Гасымов.А/ 
 
 
 
 
 

Баку  - 2011

Цифровые  интегральные логические элементы

В процессе развития интегральной электроники выделилось несколько типов схем логических элементов, имеющих достаточно хорошие  характеристики и удобных для  реализации в интегральном исполнении, которые служат элементной базой современных цифровых микросхем.

Базовые элементы, независимо от их микросхемотехники  и особенностей технологий изготовления, строятся в одном из базисов (как  правило, в базисе И–НЕ или ИЛИ–НЕ).

Базовые элементы выпускаются в виде отдельных микросхем, либо входят в состав функциональных узлов и блоков, реализованных в виде СИС, БИС, СБИС.

В процессе реализации базовые логические элементы строят из двух частей: входной логики, выполняющей  операции И или ИЛИ, и выходного каскада, выполняющего операцию НЕ.

Входная логика может быть выполнена на диодах, биполярных и полевых транзисторах. В зависимости от этого различают:

• транзисторно-транзисторную логику (ТТЛ, ТТЛШ),
• интегральную инжекционную логику (ИИЛ, И²Л),
• логику на МДП-транзисторах (МДП, МОП),
• МОП-транзисторная логика на комплементарных транзисторах (КМОП-логика).

В перечисленных  группах логических элементов в  качестве выходного каскада используется ключевая схема (инвертор). Другая группа логических элементов основана на переключателях тока – эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ-логика).

Транзисторно-транзисторная  логика (ТТЛ)

Основой транзисторно-транзисторной  логики является базовый элемент  на основе многоэмиттерного транзистора  Т1 (рис. 17), который легко реализуется в едином технологическом цикле с транзистором Т2. В ТТЛ-логике многоэмиттерный транзистор осуществляет в положительной логике операцию И, а на транзисторе Т2 собран инвертор. Таким образом, по данной схеме реализован базис И–НЕ.

Рис. 17. Базовый элемент ТТЛ

В случае подачи на все входы схемы высокого потенциала, все переходы эмиттер–база транзистора  Т1 окажутся запертыми так как  потенциал в точке A примерно равен  входным сигналам. В то же время, переход база–коллектор будет открытым, поэтому по цепи E_п – R₁ – база Т1 – коллектор Т1 – база Т2 – эмиттер Т2 – корпус течет ток I_{б нас}, который открывает транзистор Т2 и вводит его в насыщение. Потенциал на выходе схемы оказывается близким к нулю (на уровне ≈ 0,1 В). Сопротивление R₁ подобрано таким, чтобы, за счет падения напряжения на нем от тока I_б нас транзистора Т2, потенциал в точке A был бы ниже, чем потенциал входов, и эмиттеры Т1 оставались бы запертыми.

При подаче низкого  потенциала логического нуля хотя бы на один из входов открывается этот переход эмиттер–база транзистора Т1, появляется значительный ток I_э и потенциал в точке A, равный , приближается к нулевому. Разность потенциалов между базой и эмиттером Т2 также становится равной нулю, ток I_б транзистора Т2 прекращается, и он закрывается (переходит в режим отсечки). В результате выходное напряжение приобретает значение, равное напряжению питания (логической единицы).

Входные диоды  Д1, … , ДN предназначены для демпфирования (отсечки) отрицательных колебаний, которые могут присутствовать во входных сигналах за счет паразитных элементов предыдущих каскадов.

Существенным  недостатком рассмотренной схемы элемента И–НЕ являются низкие нагрузочная способность и экономичность ее инвертора, поэтому в практических схемах используют более сложный инвертор.

В конце 70-х годов  началось широкое применение серий  элементов на транзисторах Шоттки с  повышенным быстродействием за счет уменьшения задержки выключения ключей. По принципу действия базовый элемент ТТЛШ аналогичен ТТЛ-элементу.

Необходимо заметить, что схемам ТТЛ и ТТЛШ свойственен  большой логический перепад напряжений, равный

.