Irányítástechnika 1 5. Elıadás Félvezetıs logikai áramkörök Irodalom - Kovács Csongor: Digitális elektronika, 2003 - Helmich József: Irányítástechnika I, 2005
Félvezetıs logikai elemek
Logikai szintek
Diódás logikai áramkörök, egyenes logikában
Pozitív VAGY; negatív ÉS
Pozitív ÉS; negatív VAGY
A diódák nyitó irányú feszültsége a logikai feszültségeket eltolja. Passzív elemek, jel regenerálásra nem alkalmasak.
Tranzisztoros logikai áramkörök Bipoláris tranzisztor kapcsolóüzeme
Ideális kapcsoló
npn pnp tranzisztor közös emitterő kapcsolása → invertáló kapcsolóüzem
npn tranzisztor zárási (M1) és telítési (M2) állapota. A kondenzátor feladata az átkapcsolási idı csökkentése.
Tranzisztoros kapcsolók karakterisztika-javítása Inverter kapcsolás. Kimeneti feszültség stabilizálása megfogó dióda alkalmazásával. UM – megfogó feszültség.
terhelıáram-értékig a kimeneti feszültség
Tranzisztoros kapcsolók karakterisztika-javítása
Zárási idı csökkentése a telítést megakadályozó diódával (nagyfokú telítésnél a zárórétegben felhalmozódó tértöltés növeli a zárási idıt).
Diódás kapuáramkörök jelének névleges értékre emelése.
Tranzisztoros logikai kapuk
A kollektor köri ellenálláson mindig folyik áram (vagy a tranzisztor telítése céljából, vagy a kimenet irányába).
Ellenütemő kapcsolás
Csak egy tápfeszültség szükséges
Az Rc ellenállást a T2 tranzisztor helyettesíti. A disszipált teljesítmény nyitott állapotban mértékadó, ekkor csak maradék feszültség jut a kollektor-emitter kapcsokra.
Összetett tranzisztoros logikai áramkörök VAGY – NEM (NOR) kapu
ÉS– NEM (NAND) kapu
NAND kapu DTL technológiával - diódás elıfeszítés helyettesíti a bemeneti ellenállást
TTL áramkörcsalád Multiemitteres NAND kapu
T1 csak akkor nem vezet, ha minden bemenet 1. Ekkor T2 és T3 vezet, a kimenet 0. Különben T1 vezet, T2 és T3 zárt, a kimenet 1.
TTL áramkörcsalád NOR kapu
Ha bármelyik bementen logikai 1 van, akkor valamelyik T2 tranzisztor vezet és nyitja a T3 tranzisztort.
TTL áramkörcsalád Nyitott kollektoros kapcsolás – huzalozott ÉS kapu
A kimeneti tranzisztor kollektorát egy külsı ellenálláson keresztül kell a pozitív tápfeszültségre kötni. Erre az ellenállásra több nyitott kollektoros áramkör kimenetét lehet rákötni.
TTL áramkörcsalád Három állapotú kimenet (Three-state)
Ub3 = 1: nagy impedanciás állapot (T3 és T4 zárt) Nagy impedanciás állapotban a többi huzalozott kapuáramkör határozza meg az összekötés állapotát.
A TTL áramkörök jellemzıi - logikai szintek
1: 2,4- 5 V 0: 0-0,8 V
- kimeneti terhelhetıség (Fan-out) arra vonatkozik, hogy a kérdéses áramköri egység hány terhelésnek képes áramot szolgáltatni, illetve hányból képes áramot felvenni. - terhelés (Fan-in) egy bemenet által okozott terhelés - jelterjedési idı tpd a kimenet megváltozásának késése a változást elıidézı bemeneti jelhez képest - disszipáció (Pb) az a teljesítmény, amely az áramkörben 50 %-os kitöltéső tényezıjő vezérlés mellett hıvé alakul
TTL sorozatok
kis teljesítményő nagy sebességő telítésgátolt kis fogyasztású 74: 0 … + 70°C 84: - 25 … + 85°C 54: - 55 … + 125°C
TTL áramkörök összekötése és terhelésük
Logikai 0 : emitteráram –1.6 mA
TTL áramkörök összekötése és terhelésük
Záró irányú áram: bemenetenként 40 µA
Szabad bemenetek elkötése A szabad bemeneteket határozott logikai feszültség szintre kell kötni úgy, hogy a logikai kifejezés értékét ne befolyásolja. ÉS kapu bemeneteit közösíteni, vagy logikai 1-re kötni:.
VAGY kapu bemeneteit közösíteni, vagy logikai 0-ra kötni:.
Digitális MOS áramkörök Bipoláris tranzisztor: a bázisáram szabja meg a telítési szintet. MOS tranzisztor: a kapufeszültséggel lehet vezérelni. MOS kapcsolásokra a különösen kis teljesítményfelvétel jellemzı.
MOS Inverter:
Komplementer MOS áramkörök CMOS Inverter, p- és n-csatornás növekményes MOS-FET-ekbıl áll. Egyik tranzisztor a másik munkaellenállása.
Ellenütemő kapcsolás NOR kapu
Transzfer-katakterisztika NAND kapu
