Транзисторно-транзисторная логика с простым инвертором
Работа ТТЛ с простым инвертором. Занимаясь оптимизацией схемы И-НЕ, мы стремились сохранить ее логическую функцию. Проверим, удалось ли нам это. Составим таблицу работы нового вентиля (табл. 8.2). Наличие паразитного транзистора, в структуре многоэмиттерного транзистора (рис. 8.8), где W6n — толщина базы паразитного р-л-р-транзистора, потребляющего дополнительную мощность. Наличие резисторов… Читать ещё >
Транзисторно-транзисторная логика с простым инвертором (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Работа ТТЛ с простым инвертором. Занимаясь оптимизацией схемы И-НЕ, мы стремились сохранить ее логическую функцию. Проверим, удалось ли нам это. Составим таблицу работы нового вентиля (табл. 8.2).
Анализ работы ТТЛ на два входа Таблица 8.2.
А | В | Г,. | т2 | Выход. | ||
без нагрузки с нагрузкой. | ||||||
база-эмиттер, открыт база-эмиттер2 открыт. | Закрыт. | Е | e-ir2 | |||
база-эмиттер, открыт база-эмиттер2 закрыт. | Закрыт. | Е | e-ir2 | |||
база-эмиттер, закрыт база-эмиттер2 открыт. | Закрыт. | Е | e-ir2 | |||
база-эмиттер, закрыт база-эмиттер2 закрыт. | Насыщен. | икэи | ||||
Первая строка. На входы А и В подается напряжение логического нуля. Переходы база-эмиттер и база-эмиттер транзистора Тх открыты. Ток от цепи питания через резистор Rx и открытые переходы база-эмиттер будет уходить в управляющую схему. Необходимо, чтобы транзистор Т2 был закрыт. На выходе должна быть логическая единица. Это соответствует участку [0−2] передаточной характеристики (рис. 8.6).
Рис. 8.6. Передаточная характеристика ТТЛ с простым инвертором.
Вторая строка. На вход А подается логический ноль — переход база—эмиттерj открыт; на вход В подается логическая единица — переход база-эмиттер2 закрыт. Следовательно, транзистор 7^ открыт (так как один из переходов база-эмиттер открыт). Для транзистора Т2 режим аналогичен предыдущему, он закрыт. На выходе получаем логическую единицу.
Третья строка. Она аналогична второй строке, только переходы меняются местами. На выходе — логическая единица.
Четвертая строка. На обоих входах — логическая единица. Все эмиттерные переходы закрыты. Ток от цепи питания, идущий через резистор 7?! и открытый переход база-коллектор транзистора Туу должен быть достаточным, чтобы ввести транзистор Т2 в насыщение. На выходе UKau — логический ноль (участок [3−4] передаточной характеристики). Участок [2−3] соответствует отпиранию выходного транзистора Т2.
Анализ работы подтверждает выполнение схемой ТТЛ с простым инвертором логической функции И-НЕ.
Топология ТТЛ с простым инвертором. На рисунке 8.7 изображена топология ТТЛ с простым инвертором. Видно, что значительно сократилась площадь схемы в сравнении со схемой ДТЛ, выполняющей ту же логическую функцию. Вместо (m + 1) транзисторов (т — количество входов вентиля) — всего один многоэмиттерный транзистор. Данная топология соответствует эпитаксиально-планарной технологии и транзисторной биполярной схемотехнике.
Рис. 8.7. Топология ТТЛ с простым инвертором.
В транзисторной биполярной интегральной схемотехнике четко прослеживается принцип дискретности, так как в топологии четко видны отдельные транзисторы и резисторы. Дискретизация является следствием необходимости изоляции транзисторов и резисторов с помощью изолирующих карманов (блочный принцип построения схем), которые, в принципе, при другой схемотехнике (переходной) являются лишними. Таким образом, данная топологическая схема и, соответственно, структура элемента также являются неоптимальными.
Рассмотрим достоинства и недостатки схемы ТТЛ в сравнении со схемой ДТЛ. К достоинствам стоит отнести:
- • один источник питания;
- • уменьшение количества резисторов;
- • уменьшение площади элемента;
- • улучшение быстродействия.
Недостатки:
- • уменьшение запасов помехоустойчивости;
- • низкая нагрузочная способность (порядка 3−4), которая практически не применяется в больших схемах;
- • наличие паразитного транзистора;
- • наличие резисторов, существенно увеличивающих площадь элемента и снижающих информационную плотность СБИС, построенных на этих элементах;
- • наличие паразитного транзистора, в структуре многоэмиттерного транзистора (рис. 8.8), где W6n — толщина базы паразитного р-л-р-транзистора, потребляющего дополнительную мощность.
На рисунке 8.9 показано расположение паразитного транзистора в транзисторной схеме ТТЛ с простым инвертором.
Плохо уже то, как паразитный транзистор оказывается включенным в схему. Ток, который должен поступать в базу транзистора Т2,.
Рис. 8.8. Паразитный транзистор в структуре многоэмиттерного транзистора.
Рис. 8.9. Учет влияния паразитного транзистора.
уменьшается из-за того, что паразитный транзистор «отбирает» часть этого тока, заставляет разработчиков увеличивать мощность схемы.
Можно устранить влияние паразитного транзистора, углубляя коллекторный переход, то есть увеличивая толщину базы паразитного транзистора, но тогда мы «проиграем» в динамических характеристиках схемы (из-за увеличения емкости коллекторного перехода).
Для уменьшения влияния паразитного транзистора можно применить топологию МЭТ, как показано на рисунке 8.10. Базовый контакт выделен в отдельную область, которая узким перешейком связана с базой, содержащей эмиттеры. Это приводит к тому, что мы вводим в цепь.
Рис. 8.10. Топология многоэмиттерного транзистора база-коллектор дополнительный диод, который обеспечивает прохождение тока через резистор непосредственно в базу транзистора Т2, минуя паразитный транзистор.