Диодные логические элементы

Диодные логические элементы На рисунке показаны схемы логики на полупроводниковых диодах. Схема (а) реализует логическую функцию «ИЛИ» при положительных входных напряжениях и логическую функцию «И» при отрицательных. В схеме (б) реализуется логическая функция «ИЛИ» для отрицательных входных напряжений и логическая функция «И» для положительных. Диодная логика Как правило, за диодным вентилем включают транзистор, который определяет уровень логического напряжения. Такие логические схемы обозначаются как ДТЛ-схемы. Транзисторный ключ Транзисторный ключ на биполярном транзисторе в схеме с общим эмиттером. Назначение ключа в любой схеме – коммутация токов через нагрузку. Различают ключи цифровые (Рис. 1.1 а ) и аналоговые (рис. 1.1 б). Транзисторные ключи служат для коммутации цепей нагрузки под воздействием внешних управляющих сигналов. В соответствии с функциями ключа транзистор может находиться в одном из двух статических режимов: • режим отсечки (транзистор закрыт) • режим насыщения (транзистор открыт и насыщен). Схема транзисторного ключа на биполярном транзисторе в схеме с общим эмиттером представлена на рисунке (Рис. 1.2) Основными режимами работы ключа является статический и динамический режимы работы. Статический режим работы транзисторного ключа (СРР ТК) Для рассмотрения статического режима работы транзисторного ключа необходимо исследовать следующие зависимости: • Передаточную характеристику транзисторного ключа, показывающую зависимость выходного напряжения Uвых от входного Uвх (Рис. 2.1 а) • Входную характеристику, показывающую зависимость входного тока Iвх от входного напряжения (Рис. 2.1 б) Рассмотрим подробнее передаточную характеристику: На первом участке (транзистор работает в режиме отсечки) напряжение на входе ключа не превышает пороговое напряжение открывания транзистора (для кремниевых транзисторов порядка 0,6В) , транзистор закрыт, и его коллекторный ток . Тогда всё напряжение питания ключа будет сосредоточено на выходе, , что будет соответствовать уровню логической единицы. На втором участке (транзистор работает в нормальном активном режиме) напряжение на входе ключа превышает , но не превышает напряжение насыщения транзистора . Тогда напряжение на выходе ключа упадёт, так как приоткроется транзистор и через него потечет ток. Выходное напряжение найдём по формуле . Где ток базы . Подставив в предыдущее выражение, получим . На третьем участке транзистор работает в режиме насыщения, так как напряжение на входе ключа большее, чем входное напряжение насыщения . Транзистор полностью открыт, и напряжение на выходе ключа что составляет порядка 0.1В - 0.2В. Тогда ток коллектора при насыщении вычисляется по следующей формуле: Напряжение «эмиттер-коллектор» транзистора, работающего в режиме насыщения На входной характеристике, если , получим ветвь 1, что соответствует ВАХ транзистора. Если же , то . .