загрузка...
загрузка...
На головну

Методика проектування И2Л схем

Для того, щоб спроектувати як завгодно складний пристрій в базисі І2Л, необхідно взяти МКНФ функції. Потім взяти подвійне почленное заперечення і розкрити внутрішній.

Монтажне І реалізується тільки тоді, коли аргументи знімаються з виходів інжекційних інверторів.


лекція 9

Реалізація функції І-НЕ в біполярної схемотехніки.

ДТЛ - діод-транзисторна логіка.

Доведемо, що ця схема реалізує цю функцію.

Логіка - Л +.

А В  D1  D2  D3  D4 T  вих
 ВТК.  ВТК.      зак. Е
 ВТК.  зак.      зак. Е
 зак.  ВТК.      зак. Е
 зак.  зак.  ВТК.  ВТК.  нас. Uкен

Висновок: Схема ДТЛ може містити один або більше діодів сполучення.

Переваги та недоліки ДТЛ.

недоліки:

  • Дуже велика потужність
  • Велика затримка
  • Багато транзисторів, тому велика площа

гідність

  • Велика стійкість

Якщо п / п області різних компонентів мають однаковий потенціал, то їх можна об'єднати в одну область.

Результатом оптимізації є многоеміттерних транзистор ТТЛ.

Схема ТТЛ з простим інвертором.

Логіка - Л +.

A B  МЕТ Т  вихід  
 б-е1 відритий б-е2 відритий E1R1закритий  n = 0 »E
 б-е1 відритий б-е2 заритий  закритий  »E
 б-е1 заритий б-е2 відритий  закритий  »E
 б-е1 заритий б-е2 заритий  насичений Uкен(0.1 ? 0.2 В)

Переваги та недоліки ТТЛ з простим інвертором.


У порівнянні з ДТЛ:

переваги:

  • маленька площа
  • маленька потужність
  • маленька затримка

недоліки:

  • низька стійкість

об'єктивно:

недоліки:

  • низька стійкість

Топологія.

Існує паразитний транзистор p1 - n2 - p3

p1 - база

n2 - колектор

p3 - Gound

Модифікації ТТЛ з простим інвертором.

1.

ТТЛ з відкритим колектором. Дана схема використовується для реалізації додаткових логічних функцій.

2.

3.

4.

5.

Ця схема не вимагає навантаження.

U1 = E - 2UD - IR

t = 1.1 + IR + 2UD


лекція 10

Синтез компліментарної схеми ТТЛ з простим інвертором.

FСВ1 = (1, 2, 3, 4, 5, 6)

FСВ2 = (1, 2, 3, 4, 5, 6)

Клас ТТЛ з простим інвертором.


недоліки:

  • n = 3 ? 4
  • є опір
  • є паразитний транзистор
  • низька швидкодія

переваги:

  • з ДТЛ крім Uп

Клас ТТЛ зі складним інвертором.

Логіка - Л +.

Т1 виконує функцію U.

Т2 і Т3 забезпечують запас завадостійкості.

Діод D використовується для замикання транзистора Т4, Коли на виході "0".

Т3, Т4 - пара антагоністів. Вони збільшують швидкодію, коли Т3 закритий і на виході "1". У цьому випадку вихідний опір визначається опором Т4.

А В Т1 Т2 Т3 Т4    вихід
 б-е1 - Відкритість б-е2 - відкритість  закритий  закритий  відкритий  U = E-IR2-Uбе4-UD > U0+ Uл
 б-е1 - Відкритість б-е2 - зак  закритий  закритий  відкритий  U = E-IR2-Uбе4-UD
 б-е1 - Зак б-е2 - відкритість  закритий  закритий  відкритий  U = E-IR2-Uбе4-UD
 б-е1 - Зак б-е2 - зак  насичений  насичений  закритий  U = Uкен = 0.1 ?0.2 В

переваги:

  • малий час затримки - t = 10 нс.
  • висока здатність навантаження n> 30 ? 40
  • великий запас завадостійкості

недоліки:

· Багато компонентів

· Є опір

· Велика потужність

· велика площа

Передатна характеристика.

Як видно з графіка - передавальна характеристика неідеальна. Неідеальна передавальна характеристика може привести до нелогічною роботі всього пристрою.


лекція 11

Модифікації схеми ТТЛ зі складним інвертором (варіанти оптимізації).

1. Схема відрізняється від стандартної тим, що діод з емітерний ланцюга Т4 перенесений в базову.

Для виправлення передавальної характеристики використовується схема оптимізації 2.

2. У цій схемі замість опору R3 використовується ключ R3-R5-T5. транзистор Т3 відкривається тільки тоді, коли буде відкритий не тільки Т2, Але і Т5. А Т2 і Т5 відкриваються одночасно. Фактично, Т25 - Це як би єдиний транзистор.

3. Оптимізація навантажувальної спроможності.

- Здатність навантаження

Швидкодія тут стає трохи гірше, т. К. Ємність збільшується.

транзистори Т45 складають пару Дарлінгтона.

Поліпшення швидкодії схеми ТТЛ зі складним інвертором.

Алгоритми поліпшення:

1. швидко зменшувати заряди Q2, Q3

або

2. не накопичувати ці заряди.

4. Використання повільного діода.

При подачі замикаючої напруги діод ще відкритий.

Const = Q = ?t * Ip

Ip - Струм розсмоктування

Повільний діод формує низькоомним шлях для розсмоктування Q3.

5.

Даний варіант сприяє зменшенню Q3.

?Q3 ® ? tp

tp - Час розсмоктування.

6. Використання діодів Шотткі.

Діоди Шотткі формують низькоомним шлях для відводу Q3 з бази насиченого транзистора Т3.

7. Схема, в якій Q2= Q3= 0 в режимі насичення.

Qi= 0

tТТЛШ = 3 нс

tТТЛ = 10 нс


лекція 12

Стандартна ТТЛ Шотткі.


переваги:

  • min t
  • max n
  • max Uп

недоліки:

  • S
  • kR ® P * t
  • Uкен = 0.4 ? 0.5 В

ТТЛ з розширювачем І-АБО-НЕ.

 - на виході.

Тут може бути шість расширителей (визначається режимом роботи і затримки).

розширювач:

приклад:

F = (0, 3, 5, 7, 11, 13, 15)

ТТЛ з трьома станами.

У БІС у простих ТТЛ існують проблеми.

Для усунення цієї проблеми використовують схему ТТЛ з трьома станами.

x A B T1 T2 T3 T4 T5  вихід
         закритий
         закритий
         закритий
         закритий
     закритий  закритий  насичений ?
     закритий  закритий  насичений ?
     закритий  закритий  насичений ?
     закритий  закритий  насичений ?


лекція 13

Емітерний Пов'язана Логіка - ЕСЛ.

МЕСЛ (малопотужна ЕСЛ)

Логіка - Л +

         
оп x  вихід 1  вихід 2 Uбе1 бе2
       
       

В даному випадку - щодо позитивна логіка.

Те, що трохи більше Еоп - Це логічна одиниця, менше - нуль.

Залежну функцію АБО можна реалізувати, включивши замість транзистора Т1 паралельно транзистори Т11 і Т12.


переваги:

  • Функціонально повний базис
  • Маленький логічний перепад

недоліки:

  • маленька помехоустойчивость
  • є опору
  • Rвих = [КОм] ? великий час затримки

С = t ~ (Rвих * Cп)

Щоб зменшити Rвих і зменшити затримку, треба до виходу підключити емітерний повторювач.

// Пометим цю схему (*****)

Емітерний повторювачі на виході дозволяють реалізувати додаткову функцію АБО.

С D  T1  T2  вихід
 закритий  закритий
 закритий  відкритий  IR
 відкритий  закритий  IR
 відкритий  відкритий  IR

приклад:

Висновок: використання емітерний повторювачів в ЕСЛ дає дві переваги.

  1. збільшення швидкодії за рахунок зменшення вхідного опору
  2. реалізацію додаткової логічної функції монтажне АБО (паралельне з'єднання емітерний повторювачів)

Існує і недолік у цих схем - це два джерела напруги. Тому наше завдання - зменшити кількість джерел живлення.

Використання схеми опорного напруги.

Вставляємо цей шматочок в схему (*****) і отримуємо:

Т. к. В точці N є зустрічне включення однакової кількості p-n переходів, то будь-яка зміна температури буде компенсовано.

Схема ЕСЛ з негативним харчуванням.

Недолік схеми з позитивним харчуванням полягає в тому, що напруга логічного нуля і одиниці визначаються в залежності від Е.

U1 = (Е ± DЕ) - IR1R1 - Uбе

U0 = (Е ± DЕ) - IR2R2 - Uбе

IR1 = 0.01I

IR2 = 0.99I

Біля джерела живлення існує розкид, як логічний, так і температурний.

Е ± DЕ

Чудовий метод.

Якщо з усіх вузлових потенціалів схеми відняти деяку константу, то робота схеми не зміниться.

Для схеми з негативним харчуванням U0 і U1 буде визначатися так:

U1 = 0 - IR1R1 - Uбе

U0 = 0 - IR2R2 - Uбе

0 = Ground


лекція 14

Схемотехніка МОП вентилів. МОП інвертор.

Чим більше Uпір, Тим вище запас завадостійкості схем.

Uпір формує харчування елемента.

1.

2.

3.

Розглянемо схему 1.

x  T1  T2  вихід  Прим.
 Немає каналу, закритий по U  Є канал, відкритий по U  ~ E  
 Є канал, відкритий по U  Є канал, відкритий по U   G1 >> G2

Схема 2 - це інвертор, у якого канали навантажувального транзистора управляються каналом. Цей інвертор з поліпшеним швидкодією, з найменшою затримкою.

Схема 3 - схема з поліпшеною потужністю.

переваги:

  • високий запас завадостійкості
  • маленька споживана потужність
  • вартість набагато менша, ніж у біполяров

недоліки:

  • велика затримка (погане швидкодія)
  • нестійкий до радіації
  • різні топології транзисторів (логічного і навантажувального)

МОП вентиль І-НЕ.

А В Т1 Т2 Т3  вихід  Прим.
 закритий  закритий  відкритий Е  
 закритий  відкритий по U закритий по I  відкритий Е  
 закритий по току  закритий  відкритий Е  
     відкритий  ® ground G3 << (G1+ G2)

Недолік схеми: Напруга живлення залежить від кількості аргументів.

МОП вентиль АБО-НЕ.

Т12 - Логічна частина

Т3 - Здатність навантаження частина

А В Т1 Т2 Т3  вихід  Прим.
 закритий  закритий  відкритий Е  
   відкритий  відкритий  ~ 0 B  якщо R2 << R3
 відкритий    відкритий  ~ 0 B R1 << R3
 відкритий  відкритий  відкритий  ~ 0 B R3 >> (R2 || R1)

Зі збільшенням кількості вентилів в даній схемі погіршується затримка.

Основні принципи синтезу МОП схем.

Загальна інверсія реалізується за допомогою навантажувального транзистора.

Залежне (подінверсное) множення реалізується за допомогою послідовного включення транзисторів або схем.

Залежне (подінверсное) складання реалізується за допомогою паралельного включення транзисторів або схем.

приклад:


лекція 15

Схемотехніка КМОП схем.

Рішення завдання синтезу математичної моделі. «-- попередня | наступна --» Лекція 33. Чисельні методи розв'язування задачі Коші
загрузка...
© om.net.ua