Ттл-элемент

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11)1)з Н 03 К 19/088 3099 А АНИЕ ИЗОБРЕТЕОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Особое конструкторское бюро моделирующих и управляющих систем "Миус" (72) С;П.Тяжкун(56) Наумов Ю.Е., Аваев Н,А., Бедраковский М.Л; Помехоустойчивость устройства на интегральных логических схемах - М,: Сов. радио, 1975, с, 104, рис. 5.7.Авторское свидетельство СССР Е 1460771, хл, Н 03 К 19 У 088, 1985. 2(57) Изобретение относится к цифровой вычислительной технике. Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности устройства. ТТЛ-элемент содержит входной элемент И 1, парафазный усилитель 2, сложный инвертор 3. Для достижения цели введены источник 4, конденсатор 5 и новые функциональные связи. 1 ил,Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и предназначено для построения буферных ТТЛ БИС с высоким быстродействием и повышенной нагрузочной способностью.Известент ТТЛ-элемент, содержащий последовательно соединенные входной элемент И, парафазный усилитель и сложный инвертор.Недостатками данного устройства являются низкие надежность и быстродействие, Низкое быстродействие связано с ограничением выходного тока сло:кного инвертора резистором, а низкая надежность обусловлена большой мощностью, потребляемой при коротком замыкании выхода на общий провод.Известен также ТТЛ-элемент, содержащий последовательно соединенные входной элемент И, инвертор, парафазный усилитель, первый и второй выходы которого соединены с входами первого и второго плеча сложного инвертора, между которыми включен резистор защиты ипереход база-эмиттер и-р-и транзистора, коллектор которого соединен с первым выходом парафазного усилителя.Недостатком данного устройства являются большие масса и габариты, обусловленные наличием в схеме мощного (0,5 Вт) резистора защиты, большая потребляемая мощность (более 0,5 Вт) при коротком замыкании выхода на общую шину, и низкое быстродействие, связанное с ограничением выходного тока, формирующего фронт нарастания выходного напряжения (не более 60 мА ири - 60 С).Наиболее близким по технической сущности является ТТЛ-элемент, содержащий схему И, парафазный усилитель, сложный инвертор, два и-р-и транзистора и три резистора, причем входами устройства являются входы схемы И, выход которой соединен с входом парафазного усилителя, через первый резистор связан с базой первого и-р-и транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор соединен с базой второго и-р-и транзистора и через второй и третий резисторы связан соответственно с шиной питания и общей шиной, коллектор второго и-р-и транзистора соединен с первым выходом парафазного усилителя и первым входом сложного инвертора, а эмиттер соединен с выходом сложного инвертора, второй вход которого соединен с вторым выходом парафазного усилителя,Недостатком данного устройства является низкая надежность из-за большой потребляемой мощности при сопротивлении нагрузки меньше допустимой величины. Поскольку возможно формирование выходного напряжения сложного инвертора (2,4- 2,5 В для серий 106, 130, 133, 530, 533, 1530, 1533, 1531 и др.), то порог защиты (Опор), 5 определяемый в основном делителем навтором и третьем резисторе, должен быть еще меньше и с учетом погрешности делителя Опор фф 2,1-2,3 В, чтобы защита не срабатывала в нормальном режиме, В то же 10 время при больших коэффициентах усиления Ь 21 транзисторов сложного инвертора возможно формирование выходного напряжения Овых, незначительно превышающего Опор при очень большом выходном токе. В 15 таком режиме ТТЛ-элемент рассеиваетбольшую мощность, а защита не срабатывает, Причина этого недостатка заключается в том, что факт короткого замыкания или перегрузки на выходе устанавливается не 20 по выходному току, а по вторичному при-.знаку - выходному напряжению.Недостатком данного устройства такжеявляется низкое быстродействие, что связано с ограничением выходного тока, форми рующего фронт нарастания выходногонапряжения, Причем чем больше быстродействие и допустимый выходной ток, тем больше возможная при перегрузках мощность.30 Цель изобретения - повышение быстро"действия и надежности устройства за счет снижения ограничений на выходной ток формирования фронта и уменьшения допустимого выходного тока при перегрузках.35 Поставленная цель достигается тем, чтов устройство, содержащее последовательно соединенные входной элемент И, парафаэный усилитель, сложный инвертор, дополнительно введены источниктока и конденсатор, 40 причем вход питания источника тока соединен с шиной питания входного элемента И,вход управления источника тока соединен с входом питания парафаэного усилителя, выход источника тока соединен с входом слож ного инвертора и через конденсатор связанс шиной нулевого потенциала.Сопоставительный анализ предлагаемого устройства и прототипа позволяет выявить новые существенные признаки 50 объекта, а именно дополнительно введеныисточник тока, конденсатор и организованы новые электрические связи.Положительный эффект достигается эасчет ограничения среднего значения выход- ,55 ного вытекающего тока и обеспечения большого значения выходного тока при формировании фронта нарастания выходного напряжения.На чертеже изображена принципиальная электрическая схема устройства.35 40 45 50 55 Устройство содержит входную схему И 1, парафазный усилитель 2, сложный инвертор 3, источник 4 тока и конденсатор 5. При этом входная схема И выполнена на и-р-и транзисторе 6 и резисторе 7, парафаэный усилитель 2 выполнен на и-р-и транзисторе 8 и резисторах 9 и 10, сложный инвертор 3 выполнен на и-р-и транзисторах 11-13 и резисторе 14, источник тока 4 выполнен на р-и-р транзисторах 15 и 16, причем входами устройства являются эмиттеры и-р-и транзистора 6, база которого через резистор 7 связана с шиной питания и эмиттерами р-ир транзисторов 15 и 16, а коллектор соединен с базой и-р-и транзистора 8, коллектор которого соединен с базой и-р-и транзистора 11 и через резистор 9 связан с базой и коллектором р-и-р транзистора 15 и базой р-и-р транзистора 16, коллектор которого соединен с коллекторами и-р-и транзисторов 11 и 12 и через конденсатор 5 связан с шиной нулевого потенциала и эмиттером и-р-и транзистора 13, база которого соединена с змиттером и-р-и транзистора 8 и через резистор 10 связана с шиной нулевого потенциала, а коллектор является выходом устройства и соединен с эмиттвром и-р-и транзистора 12, база которого соединена с эмиттером и-р-и транзистора 11 и через резистор 14 связана с шиной нулевого потенциала.Устройство работает следующим образом,При высоком уровне напряжения на всех входах ток через резистор 7 и переход база-коллектор транзистора 6 открывает транзистор 8, Отпирание и насыщение транзистора 8 приводит к отпиранию выходного транзистора 13 и запиранию транзисторов 11 и 12, В результате на выходе устройства формируется низкий уровень напряжения. Управляющий ток 9 через парафазный усилитель 2 (резистор 9) задает ток через транзисторы 15 и 16. При этом коллекторный ток транзистора 161 б определяЕтся по соотношенио площадей Ь 5 и Яы, эмиттерных переходов транзисторов 15. и 16Иб= 19, Ьб535Током 1 ы заряжается конденсатор 5 до уровня напряжения (Оп - Оост), где Оп - напряжение питания, Оост - остаточное напряжение коллектор-эмиттер .транзистора 16.Если на одном из входов устройства напряжение упало до уровня "0", то протекает ток через база-эмиттерный переход транзистора 6 и запирается транзистор 8. После этого запирается транзистор 13 и открываются транзисторы 11 и 12, Выходной ток формирования фронта нарастания фвыходного напряжения формируется в ос новном за счет разряда конденсатора 5 иограничен только базовым током транзисто-, ра 11 1 о 1 и коэффициентами усиления Ь 2 э транзисторов 11 и 12 Значение ф,н. может достигать величины10 1 ф,н. = 1 ю (Мэ) .В случае нормального режима работы,когда емкость и сопротивление нагрузки в пределахдопустимого,заряда, накопленного койденсатором 5, достаточно для форми рования фронта выходного напряжения.Формирование вершины не требует большого выходного тока и осуществляется коллекторным током транзистора 16. Величина 1 б определяется средним выходным током, 20 который в десятки и даже сотни раз меньшетока формирования фронта.Если произошло короткое замыканиевыхода схемы на шину нулевого потенциала или недогустимо снизилось сопротивление 25 нагрузки, то средний выходной ток остается неизменным и.не происходит существенное возрастание рассеиваемой мощности, В то же время при нормальной работе ток формирования фронта может быть очень 30 большим (но кратковременным), так как вцепи выходного тока (конденсатор 5 - транзистор 12 - нагрузка) нет токоограничивающих резисторов. Для реальных значений Ь 21 э = 50-100 выходной ток .1 ф,н. может быть на три порядка больше выходного тока парафазного усилителя 2 (через резистор 9), В схемах-аналогах такое значение тока, а значит и такое быстродействие при значительной емкостной нагрузке, в принципе недостижимо, так как выходной ток ограничен резистором номиналом десятки и сотни Ом.В данной схеме может использоваться несколько парафазных усилителей и сложных инверторов. В этом случае схема может выполнять функцию защиты от перегрузок. всех буферных схем ТТЛ БИС,Принципиальные схемы элемента И, парафазного усилителя, сложного.инвертора, источника тока могут изменяться в зависимости от технологии и назначения схемы, например, ТТЛ с диодами Шоттки, схемы средней степени интеграции или БИС, Однако принцип действия защиты от этого не изменяется, поскольку сохраняется набор требований к выходу ТТЛ-элемента, а именно большой ток формирования фронта 1 ф.нмалый ток формирования вершины, защита от перегрузки на выходе,Заказ 544 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по,изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-.издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Формула изобретения ТТЛ-элемент, содержащий входной элемент И, вход питания которого соединен с шиной питания, а выход соединен с входом парафазного усилителя, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами сложного инвертора, выход которого подключен к выходу устройства. о т л и ч а ю щ и й с.я тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности устройства путем снижения ограничений на выходной ток формирования фронта.и уменьшения допустимого выходного тока при перегрузках, в НЬго введены источник тока и конденсатор, 5 вход питания источника тока соединен сшиной питания, вход управления - с входом питания парафазного усилителя, выход - с ВхОдОм питания сложного инвертора ис первым выводом конденса тора, второй выврд которого подключен кобщей шине.