Базовые элементы цифровой техники: ЭСЛ, МОП, ТТЛ

Основу цифровой техники составляют различные устройства, выполняющие логические функции. Они строятся на базовых элементах трёх типов. Самым быстродействующим элементом является токовый переключатель с эмиттерной связью. Элементы эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ) переключаются за время 2..5 нс.

Электрическая схема базового элемента показана на рис. 1.16а, а его характеристика переключения - на рис. 1.16,б. На транзисторе VT4 выполнен стабилизатор напряжения, который определяет ток через резистор R4. Когда на одном из входов присутствует напряжение низкого уровня, то весь ток резистора R4 протекает через транзистор VT1 или VT2. При подаче на входы сигнала высокого уровня происходит закрывание этих транзисторов. Теперь ток резистора R4 будет протекать через транзистор VT3. Транзисторы VT5 и VT6 служат повторителями, увеличивающими нагрузочную способность элемента. Элемент потребляет мощность 35 мВт.

Наиболее экономичен элемент структуры металл-окисел-полупроводник (МОП), схема которого показана на рис. 1.16в. Элемент состоит из двух взаимно дополняющих полевых транзисторов МОП. Характеристика переключения представлена на рис.1.16г. Потребляемая мощность - около 50 мкВт. Время переключения равно 80 нс.

Схема элемента транзисторно-транзисторной логики показана на рис. 1.16,д, а наиболее важные его характеристики на рис. 1.16,е-з. Зависимость выходного напряжения от входного приведена на рис. 1.16,ж. Нагрузочная характеристика элемента ТТЛ изображена на рис. 1.16,к. Входной ток нелинейно зависит от входного напряжения (см. рис. 1.16,з). На рис. 1.16,к показано изменение характеристики переключения элемента при различном сопротивлении резисторов: 1) R1=0, R2=бесконечность; 2) R1=220 Ом, R2=560 Ом; 3) R1=510 Ом, R2=560 Ом. Изменение характеристики переключения от температуры показано на рис. 1.16,л.