Складний інвертор

Рис. 30. Схема складного інвертора

Дана схема (Рис. 30) реалізує функцію «І-НЕ» (якщо два входи, то «2І-НЕ») і складається з трьох частин:

• Вхідного блоку, побудованого на базі БЕТ Т₁ та R₁, причому Т₁ реалізує функцію «І», R₁ обмежує струм на базі.

• Розщеплювач фаз складається з R₂, T₂, R₃ (R₂ − колекторне навантаження, T₂ − виконує на колекторі функцію інверсії, на емітері функцію повторення вхідного базового сигналу, R₃ є резистором зміщення для T₅). У точці с сигнал, що надходить на базу Т₂, інвертується, у точці d – повторюється зі зсувом на перехід база-емітер:

U_d = U_{Б Т2} – U_{БЕ Т2}

• Парафазний підсилювач або вихідний підсилювальний каскад складається з R₄, T₃, T₄, T₅. Транзистори T₃ і T₄ утворюють складений транзистор − схему Дарлінгтона, яка не змінює логічний зміст сигналу інвертора, але забезпечує значне підсилення струму, який потрапляє на базу T₃.

Транзистор T₄ не може працювати в режимі насичення, так як у базовому колі стоїть транзистор T₃ і напруга переходу КЕ транзистора T₄ не може бути меншою за напругу на БЕ.

Транзистор T₅ в режимі насичення задає низький вихідний рівень.

Коефіцієнт підсилення струму складеного транзистора:

β = β_T3*β_T4.

Рис. 31. Модифікована схема складного інвертора (з діодом в парафазному підсилювачі)

Парафазний підсилювач також може складатися з двох транзисторів і діода зміщення (Рис. 31), при цьому вихідний струм логічної «1» буде менший, ніж струм в першому випадку (при складеному транзисторі), але діод зміщення також забезпечує надійне перемикання вихідного каскаду.

Принцип роботи схеми (Рис. 30):

1. Якщо на вхід подається низький рівень, S в положенні L, то на вході з’являється струм I⁰_вх, Т₁ працює у прямому включенні, перехід БК транзистора Т₁ закритий і через вхід транзистора струм у схему не потрапляє, відповідно закритий Т₂, а отже і вихідний транзистор Т₅. Струм через R₂ від джерела потрапляє на вхід складного транзистора Т_3,4, транзистори Т₃ і Т₄ відкриті, Т₃, як правило, працює в режимі насичення і на виході встановлюється високий рівень. На вихід поступає підсилений струм I¹_вих, який дозволяє збільшити навантажувальну здатність в порівнянні з простим інвертором, підвищення навантажувальної здатності забезпечується за рахунок потужного повторювача, виконаного у вигляді складного транзистора Т3-Т4 (або тільки за рахунок Т₃).

U¹_ВИХ = E – U_R4 – U_{КЕ Т3} – U_{КЕ Т4}.

2. Якщо на вхід подається високий рівень, то вхідний транзистор Т₁ працює в інверсному режимі, перехід БЕ закритий, струм через перехід БК подається на Т₂ і через ЕК у точці с встановлюється рівень

U_с = U_КЕн Т2 + U_БЕн Т5 ,

якого не достатньо для відкриття складного транзистора (чи транзистора і діода) парафазного підсилювача, але достатньо для переведення в режим насичення Т₅. На виході встановлюється низький рівень, який дорівнює напрузі U⁰_ВИХ = U_КЕн Т5, опір вихідного каскаду визначається опором КЕ Т₅, на виході ми маємо транзистор з відкритим колектором. Така схема дозволяє збільшити навантажувальну здатність при низькому рівні.

На основі даного інвертора реалізуються базові схеми ТТЛ. Для цього вхідний блок реалізується на базі БЕТ (багатоемітерних транзисторів).

Принцип роботи схеми аналогічний роботі складного інвертора. Для забезпечення високого рівня на виході необхідно подати хоча б один низький рівень на вхід, при цьому Т₁ у прямому включенні. При подачі на всі емітери вхідного транзистора «1» на виході встановлюється «0».