Цифровая схемотехника. Диодно-резисторная логика. Диодно-транзисторная логика. Биполярный транзистор

Схемотехника цифровых элементов

Релейная логика

Диодно-резисторная логика

Диодно-транзисторная логика

Транзисторно-транзисторная логика

КМОП логика

Эмиттерно-связанная логика

Квантовая логика ?

Релейная логика

NOT

Механическое воздействие

Электрический сигнал

Релейная логика

NOT

Механическое воздействие

Электрический сигнал

Релейная логика

NAND

Релейная логика

NOR

Релейная логика

Электрический вход

Релейная логика

Достоинства

Полный базис

Можно сделать сколь угодно сложную цифровую систему

Harry Porter's Relay

Релейная логика

Недостатки

Малое быстродействие

Большое энергопотребление

Большая энергия переключения

Малая плотность элементов

Надежность

Стоимость

[сек]

[Вт]

[Дж]

Диодно-резисторная логика

2И (2AND)

Диодно-резисторная логика

2И (2 AND)

0,6

0

0

0,6

0

Если Ucc>>0,6V

Диодно-резисторная логика

2И (2 AND)

0,6

0

0

0

1

1

Ucc

1

Диодно-резисторная логика

2И (2 AND)

0,6

0

0

0

1

1

Ucc

1

1

0

0,6

0,6

Если Ucc>>0,6V

0

0

1

0,6

0

Диодно-резисторная логика

2И (2 AND)

Зачем нужны диоды?

Диодно-резисторная логика

2И (2 AND)

0

0

0

1

1

1

1

0

Если Ucc>>0,6V

0

0

1

0

Диодно-резисторная логика

2ИЛИ (2OR)

Диодно-резисторная логика

2ИЛИ (2OR)

0

0

0

0

Диодно-резисторная логика

2ИЛИ (2OR)

0

0

0

0

1

1

Ucc-0,6

1

Если Ucc>>0,6V

0,6

Ucc-0,6

Диодно-резисторная логика

2ИЛИ (2OR)

0

0

0

0

1

1

Ucc-0,6

1

1

0

1

0

1

1

Ucc-0,6

Ucc-0,6

Если Ucc>>0,6V

Ucc-0,6

Диодно-резисторная логика

Многовходовые элементы

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

1

0

Диодно-резисторная логика

Недостатки

Невозможно сделать инвертор. Базис неполный.

Отрицательный запас помехоустойчивости.

Vin=0V

Vout=0,6V

Логический 0 на выходе

Биполярный транзистор

Биполярный транзистор

Низкое легирование и тонкий слой

Можно ли управлять этим током?

Биполярный транзистор

Эмиттер

База

Коллектор

Биполярный транзистор

База

Коллектор

Эмиттер

Биполярный транзистор

Биполярный транзистор

Почему ток коллектора больше управляющего тока базы?

Биполярный транзистор

Emitter

Биполярный транзистор

Эффективность транзистора

- Коэффициент передачи тока эмиттера

- Коэффициент передачи тока

Биполярный транзистор

Первый закон Кирхгофа

Токи

Биполярный транзистор

Можно ли менять местами эмиттер и коллектор?

База

Коллектор

Эмиттер

Можно, но …

Эффективность транзистора

Биполярный транзистор

Геометрический фактор эффективности транзистора

Эффективность ( ) будет тем выше, чем

Биполярный транзистор

Типы

n-p-n

p-n-p

Биполярный транзистор

Корпуса

http://texvedkom.org/wp-content/uploads/2011/04/tranz_obud__1.gif

Транзисторный ключ

n-p-n

Ток

Транзисторный ключ

n-p-n

Транзисторный ключ

n-p-n

Насыщение

Saturation

Ток

Транзисторный ключ

n-p-n

Как перейти от управления током (Ib) к управлению напряжением?

Ток и

Транзисторный ключ

n-p-n

Напряжение

Транзисторный ключ

n-p-n

Vin0

Vin1

Линейный режим

0

1

1

0

0

Ucc

Vin_sat ÷Ucc

0÷0,4

0

1

1

0

0

Ucc

Vin_sat ÷Ucc

0÷0,4

Транзисторный ключ

Проблема

Vin0

Vin1

Транзисторный ключ

Проблема: решение

Vin0

Vin1

n – коэффициент насыщения

Для слаботочных цифровых схем примем n=

Транзисторный ключ

Расчет Rb

Обычно заранее заданы

Транзисторный ключ

Мощность выделяемая на ключе

Ключ (транзистор в ключевом режиме)

Мощность управления

0

Ucc

0

0

1

Imax

0

0

В статическом

Диодно-транзисторная логика

ДТЛ (DTL)

+

ДРЛ
DRL

Транзисторный ключ

Диодно-транзисторная логика

ДТЛ (DTL)

1

0,6

0

b

1

Диодно-транзисторная логика

ДТЛ (DTL)

b

1

0,6

0

0

?

0,6

1

0

1

?

0,6

0

0

?

0,6

1

Что делать?

Диодно-транзисторная логика

ДТЛ (DTL)

b

1

1,2

0

1

Диодно-транзисторная логика

ДТЛ (DTL)

1

1,2

0

0

1

0,6

1

0

1

1

0,6

0

0

1

0,6

1

b

Диодно-транзисторная логика

ДТЛ (DTL) маленькое дополнение

b

0

0

1

1

1

0

1

0

1

0

1

1