Điện Tử - Kỹ Thuật Số Professional Books part 14

Tham khảo tài liệu điện tử - kỹ thuật số professional books part 14, kỹ thuật - công nghệ, điện - điện tử phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điện Tử - Kỹ Thuật Số Professional Books part 14Phân cực từ hai đầu A, B để Q hoạt động ở trạng thái ngắt và dẫn bão hoàCho A = 0, B = 0 Þ Q ngắt, Y = 1 A = 0, B = 1 Þ Q dẫn bão hoà, Y = 0 A = 1, B = 0 Þ Q dẫn bão hoà, Y = 0 A = 1, B = 1 Þ Q dẫn bão hoà, Y = 0Có thể tóm tắt lại hoạt động của mạch qua bảng dưới đâyNghiệm lại thấy mạch thực hiện chức năng như một cổng logic NORVì có cấu tạo ở ngõ vào là điện trở, ngõ ra là transistor nên mạch NOR trên đượcxếp vào dạng mạch RTLVới hình trên, nếu mạch chỉ có một ngõ vào A thì khi này sẽ có cổng NOT, còn khithêm một tầng transistor trước ngõ ra thì sẽ có cổng ORBây giờ để có cổng logic loại DTL, ta thay hai R bằng hai diode ở ngõ vào (hình1.48)Khi A ở thấp, B ở thấp hay cả 2 ở thấp thì diode dẫn làm transistor ngắt do đó ngõra Y ở cao.Khi A và B ở cao thì cả hai diode ngắt => Q dẫn => y ra ở thấpRõ ràng đây là 1 cổng NAND dạng DTL (diode ở đầu vào và transistor ở đầu ra)Các mạch RTL, DTL ở trên đều có khả năng thực hiện chức năng logic nhưng chỉđược sử dụng ở dạng đơn lẻ không được tích hợp thành IC chuyên dùng bởi vìngoài chức năng logic cần phải đảm bảo người ta còn quan tâm tới các yếu tố khácnhư :Tốc độ chuyển mạch (mạch chuyển mạch nhanh và hoạt động được ở tần số caokhông).Tổn hao năng lượng khi mạch hoạt động (mạch nóng, tiêu tán mất năng lượng dướidạng nhiệt).Khả năng giao tiếp và thúc tải, thúc mạch khác.Khả năng chống các loại nhiễu không mong muốn xâm nhập vào mạch, làm saimức logic.Chính vì thế mạch TTL đã ra đời, thay thế cho các mạch loại RTL, DTL. MạchTTL ngoài transistor ngõ ra như ở các mạch trước thì nó còn sử dụng cả cáctransistor đầu vào, thêm một số cách nối đặc biệt khác, nhờ đó đã đảm bảo đượcnhiều yếu tố đã đề ra. Hình 1.49 là cấu trúc của một mạch logic TTL cơ bản :Mạch này hoạt động như một cổng NAND.Hai ngõ vào là A và B được đặt ở cực phát của transistor Q1 (đây là transistor cónhiều cực phát có cấu trúc mạch tương đương như hình bên )Hai diode mắc ngược từ 2 ngõ vào xuống mass dùng để giới hạn xung âm ngõ vào,nếu có, giúp bảo vệ các mối nối BE của Q1Ngõ ra của cổng NAND được lấy ra ở giữa 2 transistor Q3 và Q4, sau diode D0Q4 và D0 được thêm vào để hạn dòng cho Q3 khi nó dẫn bão hoà đồng thời giảmmất mát năng lượng toả ra trên R4 (trường hợp không có Q4,D0) khi Q3 dẫn.Điận áp cấp cho mạch này cũng như các mạch TTL khác thường luôn chuẩn là 5VMạch hoạt động như sau :Khi A ở thấp, B ở thấp hay cả A và B ở thấp Q1 dẫn điện; phân cực mạch để áp sụttrên Q1 nhỏ sao cho Q2 không đủ dẫn; kéo theo Q3 ngắt.Như vậy nếu có tải ở ngoài thì dòng sẽ đi qua Q4, D0 ra tải xuống mass. Dòng nàygọi là dòng ra mức cao kí hiệu là IOHGiả sử tải là một điện trở 3k9 thì dòng là:Khi cả A và B đều ở cao, nên không thể có dòng ra A và B được, dòng từ nguồnVcc sẽ qua R1, mối nối BC của Q1 thúc vào cực B làm Q2 dẫn bão hòa.Nếu mắc tải từ nguồn Vcc tới ngõ ra Y thì dòng sẽ đổ qua tải, qua Q3 làm nó dẫnbão hoà luôn. Ngõ ra sẽ ở mức thấp vì áp ra chính là áp VCE của Q3 khoảng 0,2đến 0,5V tuỳ dòng qua tải. Khi này ta có dòng ra mức thấp kí hiệu là IOL. Sở dĩ gọilà dòng ra vì dòng sinh ra khi cổng logic ở mức thấp (mặc dù dòng này là dòngchảy vào trong cổng logic)Ví dụ nếu tải là 470 ohm thì dòng IOL khi này là:Vậy mạch logic ở trên có chức năng hoạt động như 1 cổng NAND 2 ngõ vàoNếu để hở hai ngõ vào A và B thì Q1 vẫn ngắt, Q2 vẫn dẫn, kéo theo Q3 dẫn khicó tải ngoài tức là ngõ ra Y vẫn ở cao, do đó giống như trường hợp ngõ A và B nốilên mức cao.Nếu A và B nối chung với nhau hay Q1 chỉ có 1 cực phát thì mạch NAND chuyểnthành mạch NOTViệc sắp xếp thứ tự Rc, Q4, D0, Q3 thành hình cột giống như hình cột chạm-totempole-hình tổ vật của người Mĩ da đỏ nên dạng mạch này được gọi là mạch logicngõ ra cột chạm, cấu trúc của các loại cổng logic khác như and, or, exor cũnggiống như vậy. Tuy vậy ta cũng sẽ gặp các mạch logic có ngõ ra kiểu khác nhưmạch ngõ ra cực thu để hở, ngõ ra ba trạng thái. Những mạch này ta sẽ tìm hiểu ởphần sau. Riêng đối với mạch loại này, khi ngõ ra chuyển tiếp trạng thái từ thấp lêncao có thể xảy ra trường hợp cả Q3 và Q4 cùng dẫn (Q3 chưa kịp tắt). Điều nàylàm cho dòng bị hút từ nguồn lớn hơn hẳn và có thể làm sụt áp nguồn trong vài ns.Vấn đề này ta cũng sẽ nói kỹ hơn ở bài sử dụng cổng logic.Mạch ngõ ra cột chạm thuộc loại mạch ra kéo lên tích cực (active pull up) tức làngõ ra được cấp nguồn thông qua Q4 (linh kiện điện tử tích cực). Còn các mạchkhác như RTL, DTL ngõ ra được cấp điện thông qua R (linh kiện điện tử thụđộng)Để tăng tốc độ chuyển mạch cao hơn hẳn loại trên, một số cải tiến mới và côngnghệ mới đã được thêm vàoDiode thường được được thay thế bởi diode schottky. Cấu trúc lớp tiếp xúc loạinày là Si_Al (chất bán dẫn loại p). Áp ngưỡng chỉ còn 0,35V. Kí hiệu của diodenhưTiếp đến, transistor được mắc thêm diode schottky giữa cực nền và cực thu nhưhình. ...