Микроэлектроника
Контрольная работа
3 окт 2021
8 страниц

Диодно-транзисторная логика

Транзисторный каскад, работающий в ключевом режиме, можно рассматривать, как элемент с двумя состояниями, или логический элемент, с помощью которых в цифровой технике производятся логические операции двоичной (Булевой) алгебры. Выход логического элемента может принимать только два состояния – низкого уровня, соответствующего напряжению насыщения (логического нуля) и высокого уровня близкого к напряжению питания, соответствующего режиму отсечки (логической единицы).
Так, ключевой каскад с общим эмиттером выполняет операцию «НЕ», если источником входного сигнала служит двоичное напряжение с уровнем логического нуля 0-0.7 В и уровнем логической единицы, близким к VCC. Элемент можно сделать многовходовым, используя диодную развязку. Дополнительный диод в цепи базы нужен для компенсации прямого падения напряжения на входных диодах. Элемент выполняет функцию логического умножения с инверсией 2И-НЕ. Такой тип «логики» называется диодно-транзисторная логика (ДТЛ). Логически такая схема работает правильно, но с точки зрения схемотехнической реализации она не оптимальна. Во-первых, элемент имеет большое внутреннее энергопотребление, во-вторых, низкое быстродействие из-за насыщения транзистора. Для более быстрого запирания транзистора к базе нужно прикладывать дополнительный источник отрицательного смещения.
Простейший ключ на биполярном транзисторе показан на рис. 1.
Резистор Rб в цепи базы служит для задания необходимого тока базы.
Резистор Rк является внутренней нагрузкой ключа, а резистор Rн – его внешней нагрузкой. Величина внешней нагрузки может меняться в широких пределах. При Rк  ключ работает в режиме холостого хода. Предельной нагрузкой, при которой ключ еще должен сохранять свои параметры, считают величину Rк Rн.

Рассмотрим статический (по постоянному току) и динамический режимы работы ключа.
Статический режим. В статическом режиме ключ может быть закрыт (транзистор находится в режиме отсечки) либо открыт (транзистор находится в режиме насыщения). Ключ закрыт, когда напряжение на входе меньше напряжения логического нуля Uв0х . Для ключей на кремниевых биполярных транзисторах оно составляет 0.4–0.5 В. В этом режиме Iк Iб 0,
U E R I E . Сопротивление закрытого ключа составляет сотни кОм.
Если на входе действует импульс напряжения такой величины, чтобы транзистор находился в режиме насыщения, то ток базы

Напряжение Uкэ в режиме насыщения составляет 0.2–0.3 В, а выходное сопротивление – несколько десятков Ом. Для насыщения транзистора необходимо, чтобы ток базы стал больше минимального значения, при котором начинается насыщение транзистора:

Глубину насыщения транзистора характеризуют коэффициентом (степенью) насыщения, который определяет, во сколько раз реальный ток базы превосходит минимальное значение, при котором имеет место режим насыщения:

Величину коэффициента насыщения выбирают от 1.5 до 3.
Транзистор должен входить в режим насыщения, когда входное напряжение превышает напряжение логической единицы Uв1х . Для ключей на биполярных транзисторах Uв1х 1.5В.
Передаточная характеристика ключа на БТ показана на рис. Рабочими являются участки переходной характеристики, соответствующие отсечке и насыщению.

Рассчитать сопротивление в цепи базы ключа на рис, при котором транзистор находится в состоянии насыщения.
Значения элементов:Rк 1кОм , Eк 5 B, Uвх 5 B, 50 . Коэффициент насыщения S 2.


КОНЕЦ ОЗНАКОМИТЕЛЬНОЙ ЧАСТИ

Shilova N Shilova N
900 р