Выборочнип схема Вшодиая схема

ВыхоОпая схема,

I-----J Удисрференциамиьш

Виход

Рис. 7.70. Приемник

дополняющее состояние независимо от уровнен дифференциальных входов. Если подключить вход X к среднему отводу оконечных резисторов дифференциальных входов, то"его помощью можно контролировать режим работы линии. При разъединении или отключении линии или при выходе из строя передатчика этот вход устанавливает выходы в заранее заданное дополняющее состояние независимо от уровней сигналов па всех остальных в.ходах.

7.2. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ЦИФРОВЫЕ СХЕМЫ С ДИОДАМИ ШОТТКИ

Развитие схемы с максимальным быстродействием происходило по двум основным паправлеииям. Первое основано на принципе переключения тока, при котором транзисторы работают в ненасыщенном состоянии, йез избыточного заряда. Использование этого принципа в самых новых схемах ЭСЛ позволяет получить время переключения меньше чем 1 не. Недостатком этих схем являются их еравните.пы1о большая чувствительность к изменению температуры и склонность к генерированию при использовании в больших системах. Другое направление заключается в использовании явления диффузии золота, в результате чего в полупроводнике образуются рекомбинационные центры, сокращающие время жизни неосновных носителей, а значит, и уменьшающие избыточный заряд. Этот принцип позволяет создавать транзисторы с очень коротким временем переключения, порядка нескольких наносекунд. Однако его недостатком является уменьшение величины коэффициента усиления тока транзистора, а кроме того, он ие-еелективный. Это значит, что если в интегральной схеме нужен только один транзистор с очень большим быстродействием, то остальные транзисторы автоматически будут тоже быстродействующими.

Самое новое, третье направление использует для увеличения быстродействия свойства диода Шоттки. В отличие от диода с переходом р-п со смещением в прямом направлении, почти весь пропускной ток диода Шоттки составляют электроны, переходйщие из полупроводника в металл. Поэтому в диоде Шоттки не возникает избыточного заряда, и, таким образом, отпадает необходимость в учете времени восстановления сопротивления. Комбинация диода Шоттки с транзистором позволяет добиться очень малого времени переключения.

t - . 359

Пример характеристики приведен на рис. 7.71. Так как на диоде в направ-леипн пропускания значительно меньшее напряжение, чем па переходе коллектор - база транзистора, то параллельным подключением диода 11 оттки к этому

0,2 0,3 0,ii 05 0,0 О,-/ 0,5 0,5 1,0 б)

Рис. 7.71. а) Условное обозначение транзистора с диодом Шоттки; б) характеристики диода Шоттки и кремниевого диода /-диод Шоттки; 2 -транзистор с диодом Шоттки; 3 - кремниевый диод

SNViSOO

Г=*г5с

Рис. 7.72. а) Схема основного элемента ТТЛ с диодами Шоттки; б) передаточная характеристика; в) входная характеристика; г) выходная характеристика

переходу будет исключена возможность насыщения транзистора и его время переключения сократится до ве.чичины, не превышающей 1 не. Этот принцип повыше1Ц(я быстродействия селективный и позволяет создавать в монолитной ИС любые необходимые комбинации быстродействующих и менее быстродействующих транзисторов. Следующим достоинством таких схем является улучшение компенсации иаиряженпя между эмиттером и базой. Транзисторы с диодами Шоттки можно использовать для сокращения времени переключения схем ДТЛ при мешшей единичной входной нагрузке, а также для сокращения времени переключения схем ТТЛ.

На рис. 7.72а приведена схема основного элемента ТТЛ серии SN74S (Т1). Дподы Шоттки использованы на входах для ограничения амплитуд напряжений, вызванных отраЖепиями в линнях и у всех транзисторов, кроме Ti. Транзистор Ts улучшает передаточную характеристику, показанную на рис. 7,726. Входная и выходная характеристики представлены иа рис. 7.72 в, г. Выходное сопротивление схемы при уровне В - около 50 Ом. Транзистор Т в нормальных ycjmBHHX не может работать в пасыщеипом состоянии н поэтому он не комбшщрован с диодом Шоттки. По кривым на рис. 7.73а можно определить время переключения и задержку при различном разветвлении выхода п. Задержка °зд.р~2,8-Ь4,4 пс, °эд.р= 1,8-=-4,8 не. Зависимость величины средней потребляемой мощности Рср от частоты и нагрузочной емкости представлена на рис. 7.736.

в 12 W 20 -t,HC

12 16 20 -t.HC

BI 0.2 0,5 1 2 5 10 20 SB WB

Puc. 7.73. a) Характер изменения выходного напряжения схемы ТТЛ с диодами Шоттки; б) зависимость средней потребляемой мощности от частоты переключения и нагрузочных емкостей

7.3. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ЦИФРОВЫЕ СХЕМЫ ЭСЛ

Общая характеристика схем ЭСЛ

Во всех рассмотренных ранее схемах, кроме схем с диодами Шоттки, транзисторы работают в насыщенном состоянии. Результатом этого является накопление избыточного заряда в области базы и коллектора, который оказывает большое влияние на задержку распространения /зд.р при выключении транзистора. В схемах ЭСЛ транзисторы работают вне области насыщения, поэтому автоматически исключается задержка, вызванная избыточным зарядом. Основным свойством и достоинством схем ЭСЛ является небольшая задержка, величина которой у самых последних типов схем составляет около 1 не. Принцип действия схем ЭСЛ - логических схем с эмиттерной связью - заключается в переключении точно определенного тока малыми изменениями упраэляющего напряжения, порядка десятых вольта. Поэтому первоначально их называли переключателями тока и обозначали CML и CSL. Эти схемы были хорошо известны уже в системах на дискретных элементах, но в связи с большим числом необходимых транзисторов они нашли широкое применение только после внедрения интегральной техники. Последовательно были созданы серии; ЭСЛ1, ЭСЛП, ЭСЛП1 и Э=СЛ (ЭЭСЛ).

Развитие интегральных схем ЭСЛ и их свойства

Основная схема, используемая в технике ЭСЛ, показана на рис. 7.74. Источник постоянного тока в этой схеме очень прост и состоит из резистора Ra, подключенного к напряжению питания Еъ. Входную, управляющую часть представляют Ti-Ti с общим коллекторным резистором Rki и транзистор Ts, на базе которого имеется постоянное опорное напряжение, подаваемое от стабилизированного источника на Tg. Величине этого опорного напряжения соответствует пороговый уровень схемы, находящийся посредине переходной области между уровнями сигналов В и Н. Переключение тока резистора Ra управляется входами А-D. Если на всех входах - уровень Н, который более отрицателен, чем опорный уровень на базе Tg, то ток течет через Tg, а транзисторы Т], заперты. Открытое состояние Ts обеспечивает ток ъ резисторе Rk2, на сопротивлении которого возникает падение напряжения. При таком режиме работы на выходе Тт будет уровень Н, а на выходе Те - уровень В. Эти транзисторы, работающие как эмиттерные повторители, смещают уровень выходного напряжения до такой величины, при которой схемы ЭСЛ могут работать совместно. Кроме того, их большое усиление тока позволяет иметь большое разветвление выхода. Если на любом входе, например В, уровень В более положительный, чем опорное на-