Схема сопряжения датчика с ISA

Схемотехника

 

1. Базовые элементы ТТЛ 155-й серии. Схемы, принцип работы, назначение элементов ИЛИ К155ЛА3 и К155ЛР1.

ТТЛ

 

Обеспечивает требование быстродействия и потребляемой мощности. В интересах согласования с ЛЭ других типов используются преобразователи уровня в виде схемы с простым инвертором или со сложным инвертором. Для реализации можно использовать диодно-резисторную логику (Шотки) со сложным инвертором.

ЛЭ ТТЛ с простым инвертором

Достоинства

1.   Простота технической реализации (на одном кристалле).

2.   Малые паразитные емкости, следовательно большое быстродействие.

Недостатки

1.   Более низкая помехоустойчивость по сравнению с ДТЛ (U⁺_{пом ТТЛ} < U⁺_{пом ДТЛ}, U^-_{пом ТТЛ} < U^-_{пом ДТЛ})

2.   Малый K_раз (K_раз— число единичных нагрузок, одновременно подключенных к выходу ЛЭ)

Применяется в тех случаях, когда не требуется высокие устойчивость от статических помех и K_раз.

 

Схема с открытым коллектором.

Можно включать резистор, светодиод, реле, обмотку мощного трансформатора. Схема ТТЛ явл. дальнейшим развитием ДТЛ. Так ДРЛ (диодно-резисторная логика) заменена на МЭТ (многоэмиттерный транзистор) с резистором.

Рис.1

Для реализации операции y=x₁x₂

Рис.2

Рис.3

База–коллектор VT1 выполняют функцию смещающего диода VD3 с схеме ДТЛ. Эквивалент диода VD4 ДТЛ в схеме ТТЛ отсутствует.

Достоинства

1.   Отсутствует сопротивление утечки (в ДТЛ R2).

2.   МЭТ обеспечивает рассасывание неосновных носителей из области базы VT2

Условия

1.   Положительная логика

2.  

3.  

1 случай

x₁=x₂=1, т.е. U_x1=U_x2=U¹ ® “1”

МЭТ выполняет следующие функции:

1.   Операция “И”

2.   Усиление сигнала.

3.   VD1, VD2.

4.   VD3 в схеме ЛЭ ДТЛ.

VD1 ® (база-эмиттер VT1)х₁,

VD2 ® (база-эмиттер VT1)х_2.

Диод смещения VD3 ® база-коллектор VT1

Переход база-эмиттер VT1 смещённый в обратном направлении; переход база-коллектор VT1 смещён в прямом направлении, Þ режим активный инверсный

U_{к-э МЭТ} » 0,1 В

Uа = U_{б-к VT1 о} + U_{б-эVT2 о} – U_к-эVT1 » 1,5 В

VT2, R2 реализуют “НЕ”. Принцип такой же, как в ДТЛ (VT2 открыт, насыщен. Rвых мало (» 5..40 Ом) Þ Uy = U⁰» 0,2В

2 случай

Ux₁ = 0,2В Ux₂ = 4В

(Up – Un)_{VT1 x1} = U_ИП – Ux₁ =5 – 0,2 = 4,8В

Открыт, т.о. Ua = U_{б-эVT1 x1 откр.} + Ux₁ = 0,8 + 0,2 = 1В

Для того, чтобы открыть VT1_б-к и VT2_э-б требуется

VT2 закрыт.

МЭТ находится в открытом и насыщенном состоянии. Режим активный и насыщенный.

ЛЭ ТТЛ-типа серии К155

1.   К_раз мало в ТТЛ с простым инвертором

2.   Rвых » Rк VT

Для устранения недостатка применяют ТТЛ со сложным инвертором.

Рис.4 ЛЭ ТТЛ-типа со сложным инвертором.

Состав схемы

1.   На VT1 МЭТ и R1 собран коньюнктор .

2.   Сложный инвертор (VT2-VT5, R2-R5).

3.   Демпфирующий диод VD3.

Сложный инвертор включает в себя:

1.   VT2 c R2, R3, R4, VT5. С одной стороны фазоразделительный каскад с корректирующей цепочкой VT5, R3, R4.

2.   Выходной каскад (VT3, VT4, VD3, R5).

a)   Эмиттерный повторитель на VT3 (ЭП).

b)   Инвертор на VT4.

Назначение VD1, VD2.

Это так называемые демпфирующие диоды — для шунтирования (на корпус) сигнала отрицательной полярности с уровнем более 0,6В. При положительной логике уровни сигналови  при U_ИП = +5В.

1.   Входные цепи имеют паразитное С и паразитное L.

2.   Наводки (наведённые статические помехи).

Первые создает колебательный контур (к/к)

Рис. 5

В момент окончания сигнала (Ua – Uk)_VD1,2 = 0 – (-0,8) = 0,8В > U_VD3 = 0,6В

Þ VD1 открыт и Þ R_{VD О} = R_пр = 5..20 Ом и устраняется отрицательная полярность в помехе. Положительная помеха влияния не оказывает вследствие своей малости.

МЭТ

VT1, R1 предназначены для реализации операции “И”. Он представляет собой диодную сборку. Сравним с ДТЛ

1.    (б–э)_х1 ® VD1 (ДТЛ).

(б–э)_х2  ® VD2 (ДТЛ).

(б–к)_VT1 ® VD3 (диод смещения ДТЛ)

2.    Выполняет операцию усиления.

3.    При закрывании VT2 c области базы (p) осуществляется рассасывание неосновных носителей Þ VT1 заменяет R_утечки, включенную в цепь базы транзистора VT1 ДТЛ (R3).

Режим работы транзистора VT1

1.   Режим насыщения.

2.   Активный инверсный.

1.    Происходит в случае воздействия на вход сигнала низкого уровня. В этом случае б–э смещаются в прямом направлении, R мало, транзистор открыт и насыщен; б–к смещен в обратном направлении, но открыт.

2.    Если на x₁ и x₂ подана “1”, то б–э смещены в обратном направлении, R велико, а б–к смещен в прямом направлении (R мало).

Рассмотрим назначение VT2

Если замкнуть R3 на корпус и сделать два разрыва (как показано на рис.4). VT2 предназначен для управления VT3 и VT4. В насыщенном состоянии ток I_эVT2=I_к+I_б (I_нVT2 < I_нVT4). Если в точке k «–», то в точке с «–».

VT3(ЭП)

ЭП имеет R_вых малое при любой нагрузке в эмиттерной цепи. R_вых при выключенном ЛЭ также мало. В случае воздействия на вход «0» закрывается VT3. Этим исключается возможность протекания сквозного тока от источника питания через открытые VT3 и VT4. В случае открытого VT3 VD3 закрывается, т.е. отсутствует недостаток простого инвертора, т.е. мощность потребления меньше.