.

Логические элементы

Логические элементы и другие цифровые электронные устройства выпускаются в составе серий микросхем. Серия микросхем – это совокупность микросхем, характеризуемых общими технологическими и схемотехническими решениями, а также уровнями электрических сигналов и напряжения питания.
Приведенная выше классификация охватывает не только собственно логические элементы, но и другие цифровые устройства, в том числе микропроцессорные. Однако здесь следует учитывать, что при производстве сложных цифровых устройств некоторые логики не использовались и не используются.
Приведем примеры серии микросхем:
  • ТТЛ – К155, КМ155, К133, КМ133;
  • ТТЛШ – 530, КР531, КМ531, К1531, 533, К555, КМ555, 1533, КР1533;

Логика на основе комплементарных ключей на МОП-транзисторах (КМОП)

Появление и широкое использование полевых транзисторов с изолированным затвором положило начало ряду очень перспективных семейств логических элементов.

Транзисторно−транзисторная логика с диодами Шоттки (ТТЛШ)

Для увеличения быстродействия элементов ТТЛ используются транзисторы с диодами Шоттки (транзисторы Шоттки). Скорость переключения транзистора определяется в основном временем рассасывания накопленных зарядов. Для повышения максимальной частоты переключений необходимо предотвратить насыщение транзистора. Благодаря этому накопление заряда исключается.

Транзисторно−транзисторная логика (ТТЛ)

Характерной особенностью ТТЛ являются многоэмиттерные транзисторы. Эти транзисторы сконструированы таким образом, что не оказывают влияния друг на друга. Каждому эмиттеру соответствует свой p-n-переход. В первом приближении многоэмиттерный транзистор может моделироваться схемой на диодах (пунктир на рис. 18.8), в этом случае он работает как схема диодно-транзисторной логики И-НЕ.  

К достоинствам ТТЛ-логики можно отнести: высокое быстродействие (10 нс), надежность, радиационную стойкость.

Недостатками являются: наличие резисторов, большая площадь на кристалле, большая потребляемая мощность, наличие паразитных транзисторов.

Характеристики и параметры логических элементов

В настоящее время при разработке интегральных схем (ИС) наибольшее распространение получили следующие типы логических элементов:
– транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ);
– транзисторно-транзисторная логика с диодами Шоттки (ТТЛШ);
– эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ);
– интегрально-инжекторная логика (И2Л);
– логика на комплементарных полевых транзисторах (КМОП).
Самыми распространёнными на сегодняшний день являются ИС, реализующие ТТЛ и её разновидности. Интегральные схемы данного типа обладают средним быстродействием и средней потребляемой мощностью.

Цифровые сигналы

До сих пор рассматривались главным образом схемы, входные и выходные напряжения которых могли изменяться в определенном диапазоне значений: RС-цепи, интеграторы, выпрямители, усилители и т. п. Это естественно, когда сигналы, с которыми приходится иметь дело, либо являются непрерывными по самой своей природе (например, звуковые), либо представляют собой непрерывно меняющиеся напряжения, поступающие от измерительных приборов (например, от устройств для измерения температуры или обнаружения светового излучения, биологических или химических зондов и т. п.).

Импульсные стабилизаторы напряжения

Импульсные ИСН обладают по сравнению с линейными рядом преимуществ. КПД их несравненно выше, так как благодаря использованию ключевого режима работы регулирующего транзистора средняя рассеиваемая на нем мощность оказывается значительно ниже, чем в линейном стабилизаторе. Малые тепловые потери позволяют во многих случаях отказаться от применения теплоотводов или существенно уменьшить их габариты. Кроме того, наряду с обычным режимом понижения входного напряжения, импульсные ИСН могут работать в режиме его повышения и инвертирования.
Рассмотрим принцип действия понижающего, повышающего и инвертирующего стабилизаторов напряжения, упрощенные структурные схемы силовой части которых изображены соответственно на рис. 17.10 а, б, в.

Линейные стабилизаторы напряжения

Выходное напряжение на выходе фильтра обычно имеет значительные пульсации, так как емкости конденсаторов не могут быть выбраны бесконечно большими. Кроме того, выходное напряжение таких схем сильно зависит от колебаний напряжения сети и изменения нагрузки. Для уменьшения влияния этих факторов обычно используют стабилизаторы напряжения.

ИСТОЧНИКИ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ Основные требования и определения

 Источники вторичного электропитания (ИВЭП) – это преобразователи электрической энергии, получающие ее от источников первичного напряжения – сетей переменного или постоянного тока, гальванических элементов, солнечных батарей. Эти устройства преобразуют подводимую энергию по роду тока, значениям тока и напряжения, при необходимости регулируя или стабилизируя их. Общепринято ИВЭП называть источниками питания.

Кварцевые генераторы

Генераторы с кварцевыми резонаторами (обычно их называют просто кварцевыми генераторами) применяют тогда, когда необходимо получить колебания стабильной частоты. Кварцевый резонатор является высокодобротным фильтром, частотные свойства которого определяются геометрическими размерами и типом колебаний пластины.
Применение кварцевых резонаторов позволяет обеспечить относительное изменение частоты, не превышающее 10-6 – 10-9, что на несколько порядков лучше соответствующих параметров LC- и RC-генераторов.