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. U M 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 R c ellenállást a T 2 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 T 1 csak akkor nem vezet, ha minden bemenet 1. Ekkor T 2 és T 3 vezet, a kimenet 0. Különben T 1 vezet, T 2 és T 3 zárt, a kimenet 1.
TTL áramkörcsalád NOR kapu Ha bármelyik bementen logikai 1 van, akkor valamelyik T 2 tranzisztor vezet és nyitja a T 3 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) U b3 = 1: nagy impedanciás állapot (T 3 és T 4 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 t pd 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 Transzfer-katakterisztika NOR kapu NAND kapu