2. Базовый логический элемент и-не серии ттл. Базовый логический элемент и-не серии кмоп. Базовый логический элемент ис серии эсл.

Сравнительные характеристики базовых логических элементов ИС различных серий сведены в таблице 16.1.

Таблица 16.1.

Тип серии					Коэффициент разветвления,
ТТЛ	0,2…0,4	2,4…4	Не более 20	5…20	До 10	0,8…1,1	5
КМОП	0,2…0,4		Не более 0,1	Не более 200	До 200		3…15
ЭСЛ	–1,5	–0,9	20…50	1…3	До 10	Не более 0,3	–5

Базовый логический элемент И – НЕ серии ТТЛ.

На основе ключей на биполярных транзисторах строятся базовые логические элементы (БЛЭ) ИС серии ТТЛ: И-НЕ (штрих Щеффера), ИЛИ-НЕ (стрелка Пирса), на которых возможна реализация сложных логических устройств с наименьшими затратами аппаратных средств.

Логический элемент И-НЕ имеет условное графическое обозначение, показанное на рисунке 16.5, выполняет логическую операцию

Рисунок 16.5 – Условное графическое обозначение логического элемента И-НЕ

Принцип работы и техническая реализация указанного элемента показаны на рисунке 16.6.

Рисунок 16.6 – Схема базового элемента И-НЕ серии ТТЛ

Основой схемы является многоэмиттерный транзистор VT1, выполняющий операцию конъюнкции (И), фактически он представляет собой интегрированный набор диодов: по числу входов – два и числу выходов – один. Операция НЕ реализуется транзисторами VT2, VT3, VT4 с одновременным усилением выходного сигнала. Диоды VD1, VD2 необходимы для повышения порогов срабатывания транзисторов VT2 и VT3 в целях их надежного запирания при низких уровнях входных напряжений. Резисторы R1... R4 обеспечивают допустимые режимы работы транзисторов по базовым и коллекторным токам транзисторов. Характерной особенностью ТТЛ-схем является напряжение питания +5 В. Типичным представителем рассмотренного базового логического элемента является микросхема серии ТТЛ – К555ЛА3, содержащая четыре двухвходовых элемента И-НЕ.

Базовый логический элемент И - НЕ серии КМОП.

Основой ИС серии КМОП является ключ на полевых транзисторах с дополнительной симметрией. УГО, логическое уравнение, аналогичны приведенным для элемента И - НЕ серии ТТЛ. Напряжение питания ИС этой серии отличается широким диапазоном 3...15 В. Принцип работы базового элемента поясняется схемой, приведенной на рисунке 16.7.

Рисунок 16.7 – Схема базового элемента И-НЕ серии КМОП

Логический элемент И-НЕ серии КМОП обладает высокой помехоустойчивостью: . В связи с высокими выходными сопротивлениями коэффициент разветвления может достигать 100 единиц. Типичным примером выпускаемых ИС рассмотренного типа является К561ЛА7.

Базовый логический элемент ИЛИ - НЕ серии ЭСЛ.

Отличительные особенности логических элементов эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ) состоят в следующем: в состоянии «включено» транзисторы работают без насыщения (без накопления избыточного заряда в базе); для повышения помехоустойчивости к общей точке схемы подключен положительный полюс источника питания, поэтому входные и выходные напряжения имеют отрицательную полярность; схема имеет два выхода – прямой и инверсный.

Приведенная на рисунке 16.8 схема базового логического элемента этой серии ИС, выполняет две логические операции: и .

Рисунок 16.8 – Схема базового элемента ИЛИ-НЕ серии ЭСЛ

Транзисторы VT1 и VT5 работают в режиме эмиттерных повторителей, обеспечивая усиление выходных сигналов по мощности. Транзисторы VT2, VT3 являются входными, на их базы подаются напряжения соответствующие логическим уровням и . Транзистор VT4 является опорным, потенциал его базы фиксируется постоянным относительно шины в данном случае с помощью стабилитрона VD1. Все транзисторы имеют одинаковые параметры, поскольку изготовляются в едином технологическом процессе. Резисторы R1, R2 являются коллекторными нагрузками, резистор R3 задает режим работы стабилитрона по току, резисторы R4, R6 – нагрузки эмиттерных повторителей.

Достоинством ИС серии ЭСЛ является высокое быстродействие . К недостаткам ИС серии ЭСЛ относятся высокая потребляемая мощность (более 50 мВт). В связи с этим серия ЭСЛ имеет ограниченное применение. К серии ЭСЛ относятся К1500, К1590.