Случай

1 случай

U₁= U₂= U¹ ® “1”

(б-э)VT1 смещены в обратном направлении.

(б-к)VT1 смещён в прямом направлении. Þ VT1 работает в активном инверсном режиме. Потенциал т. а достаточен, чтобы открыть переход (б-к)VT1, (б-э)VT2, (б-э)VT5 и (б-э)VT4.

При открытом p-n переходе

VT2 открыт и насыщен

Ток протекает по цепи: «+»ИП ® R2 ® (к-э)VT2_о.н. ® R3 ®VT5 ® корпус

÷ R4 ö

VT4 открывается напряжением U_c. Оно создается после открытия VT2 и VT5 током эмиттера VT2.

Корректирующая цепочка предназначена для защиты от статических помех (для увеличения ) по сравнению с ЛЭ без корректирующей цепочки за счет изменения формы. В интересах повышения помехоустойчивости используется VT2 (это VD4 в схеме ДТЛ)

(б-э)_VT1 ® VD4 ДТЛ

(б-э)_VT2 ® VD3 ДТЛ

U_{коллектора насыщения VT4}=0,1В

2 случай

Если на один из входов подать уровень напряжения, соответствующим логическому «0», то через переход (б-э)_VT1 ток протечет по цепи: «+»ИП ® R1 ® (б-э)_VT2 ® X₁ ® корпус

Ua = U_{(б-э)откр.VT1} + U_X1 = 0,8 + 0,2 = 1В

U_k = Ua – U_(к-э)VT1 ­= 1 – 0,1 = 0,9В

VT2-VT4 – закрыты

При VT2 закрытом  U_б » U_ИП = 5В. VT3, VD3 открыты, Þ U_y = U_ИП – U_(б-э)VT3 – U_VD3о = = 5–1,6 = 3,4В

Параметры ТТЛ со сложным инвертором

Основным параметром в статическом режиме является , , Р_пот.ср. (средняя потребляемая мощность).

 на VT3 мало Þ K_раз высок!

Рис. 6

при X₂

ЛЭ включен, т.е. VT2 и VT4 открыты и насыщены. VT3 и VD3 закрыты.

При U_вых = U⁰ Þ

ЛЭ ТТЛ-типа с открытым коллектором

Применение: в случае включения в выходной каскад таких компонентов, как реле, светодиод, трансформатор и т.д. и в случае включения резистора в коллекторную цепь с подачей более высокого напряжения питания (до 30В).

Рис.7

ЛЭ ТТЛ-типа с 3-мя состояниями выхода

R_off — высокое выходное сопротивление

Рис.8

Фрагмент таблицы истинности:

X1	X2	X3	Y
1	1	1	Roff
0	1	0	1

Состав схемы:

1.   Коньюнктор (VT1, R1). В точке 1 .

2.   Сложный инвертор с корректирующей цепочкой: фазоразделительный каскад, корректирующая цепочка, ЭП.

Кроме этих компонентов в схему включены VT6, R6, R7. Коллекторная цепь VT6 включена в коллекторную цепь VT2 в точке а. Это необходимо для реализации третьего состояния схемы. Рассмотрим принцип работы с использованием таблицы истинности. Пусть на входах высокий уровень (1 поз. таблицы). В этом случае VT6 открыт и насыщен. Сопротивление VT6 мало (составляет r_{вых VT6} = r_н =5..20 Ом). Из этого следует, что U_(к-э)нVT6 @ 0,2В. Þ U_a = 0,2В. Определим, какое U в т.1 U_к = U_бVT2. VT1 – активный инверсный режим. U₁ > U_a Þ VT2 – активный инверсный режим. Ток течет по цепи:

«+»ИП ® R1 ® б-к VT1® б-к VT2 ® к-э VT6 ® корпус ® «–»ИП.

U₁ = U_(б-к)оVT2 + U_{(к-э)насVT6} = 1В

В этом случае закрыт VT5. Дальше цитата Тимошенко В.С.: «А в каком же состоянии VT4 и VD1? Да они же закрыты!!!». Þ на выходе высокое сопротивление R_off.

 

2 позиция таблицы. VT6 закрыт, R_к-э высокое.

Вывод: в случае подачи на вход X3 U⁰ при положительной логике VT6 закрыт и схема ЛЭ может иметь 2 состояния – включенное и выключенное.

Базовые ЛЭ ЭСЛ-типа 500^-ой серии.

 

Достоинства: ЛЭ ЭСЛ-типа применяются в быстродействующих устройствах, т.к. она (ЭСЛ) имеет малое t_здр (время задержки). Это обусловлено:

(1), где U_л – логический перепад. (Примечание. Для ТТЛ с простым инвертором )

Если в (1) при C_н= const уменьшить U_л, то t_здр уменьшается.

ЛЭ ЭСЛ имеет малый уровень логического перепада, дост. Большой ток зарада C_пар, Þ длительность положительного перепада схемы мала. Рассмотрим состав, принцип работы и назначение элементов схемы. При положительной логике U¹ = – 0,9В, U⁰ = – 1,7В, опорное напряжение .

«ИЛИ–ИЛИ–НЕ»

Рис.9

1.   Токовый переключатель.

2.   Источник опорного напряжения.

3.   Эмиттерные повторители.

1.   VT1, VT2 – левое плечо дифференциального усилителя.

R1, R2, R5

R3, R4 – сопротивления утечки.

На б VT1 и VT2 подаются входные сигналы.

На б VT3 поступает опорное напряжение –1,3В.

U_л = U¹ – U⁰ = 0,8В

2.   Делитель R7R8, диоды VD1 и VD2, ЭП VT4R6, VT3.

3.   VT5R9 (R9 и R10 в схему ЛЭ в интегральном исполнении не входят).

VT6R10

U_{(б-э)оVT5,6} = 0,8В

Работа

X1 = X2 = 0

U¹ = – 0,9В

U⁰ = – 1,7В

U_оп = –1,3В

VT1 и VT2 закрыты. Iк_1,2 = 0. VT3 открыт. При этом U_c=–(U_оп) + (–U_(б-э)VT3) = (–1,3) + (–0,75) = = –2,05В

Что с VT3? Проверим: (U_б – U_э)_VT3 = (–1,3) – (–2,05) = 0,75 — он открыт.

(U_б– U_э)_VT1,2 = (–U⁰) – (–U_c) = (–1,7) – (–2,05) = 0,35В < U_эз = 0,6В Þ VT1,2 – закрыты.

Т.к. через R1 при закрытых VT1 и VT2 протекает ток I_бVT5 (ЭП) по цепи:

«+»ИП ® R1 ® б-э VT5® R9 ® «–»ИП

Режим работы VT5 подобран так, что он всегда открыт и через него течет ток:

«+»ИП ® R1 ® к-э VT5 ® R9 ® «–»ИП

U_б-эVT5o = –0,8В

U_y1 = (U_a + U_б-эVT5) = (–0,1) + (–0,8) = –0,9В ® U¹ = – 0,9В

U_c = U_б-эVT3o + U_оп = (–0,75) + (–1,3) = –2,05В

через R2 протекает ток I_кVT3, I_бVT6.  Т.о. создается напряжение U_б = (I_кVT3 + I_бVT6) R2 = –0,9В

U_y2 = U_б + U_б-эVT6o = (–0,9) + (–0,8) = –1,7В

ИЛИ–НЕ В этом случае y₂ = «0»

ИЛИ y₁ = «1»

X1 = X2 = 1

В этом случае VT1,2 открыты, но ненасыщены Þ отсутствует избыточность зарядов в цепи базы Þ t_здр мало.

VT3 закрыт

U_c = U_X1,2 + U_б-эVT1,2o = (–0,9) + (–0,75) = –1,65В. Через R2 протекает только I_б.

y₁ = «0»

y₂ = «1»

Источник опорного напряжения предназначен для создания стабильного напряжения (–1,3В). Включаются R7, R8.

Т.к. температура изменяется, то требуется температурная компенсация VD1,2, VT4, R6

VD1,2 — для термокомпенсации (для обеспечения пропорционального изменения тока делителя). В точке d в зависимости от t^oC меняется потенциал.

 

Работа источника опорного напряжения (ИОН).

Если соединить базу VT3 с точкой d и убрать VD1,2 (закоротить), т.е. исключить VT4 (ЭП) и R6, чтобы мы имели .

Когда VT3 открыт, то имеем недостаток: через R7 кроме I_дел протекает I_бVT7 Þ

(I_дел + I_бVT3) R₇ = , I_бVT3 = I ( t^o )

Как видно, постоянство опорного напряжения на базе VT3 не обеспечивается. Для ликвидации этого недостатка вкл. VT4R6. Тогда через делитель R7R8 всегда протекает ток равный I_дел + I_бVT4. Но и в этом случае не обеспечивается стабильность напряжения, т.к. I_бVT4 = I ( t^o ). Существует необходимость ввести диоды VD1,2, в которых R меняется в зависимости от изменения t^oÞ изменяется ток I_дел. Этим компенсируется изменение токов I_бVT4 и I_бVT3 от температуры и обеспечивается температурная стабилизация.

Определим потенциал т. d.

Т.к. U_бVT3 = U_d + U_б-эVT4, то

U_d=–U_б-эVT4 + U_бVT3 = –(U_оп) – (–U_б-эVT4) = –1,3 – (–0,75) = –0,55В

÷U_оп