2-ma’ruza. Mantiqiy integral sxemalarning negiz elementlari

2-ma’ruza. Mantiqiy integral sxemalarning negiz elementlari.
Zamonaviy statik tizimlarning asosiy negiz elementi bo’lib Shottki diodlari qo’llanilgan TTM, I2M, EBM, MDYa – tranzistorlarda (yoki p – kanalli MDYa, yoki n – kanalli MDYa) yasalgan mantiq, komplementar MDYa – tranzistorlarda (KMDYa) yasalgan mantiq elementlari hisoblanadi.
Raqamli integral mikrosxema negiz elementlariga qo’yiladigan asosiy talab – ularninng tezkorligi, kichik sochilish quvvati, katta joylashtirish zichligi (yagona kristall sirtida joylashgan elementlar soni) va tayyorlanishni texnologikligi hisoblanadi.
Yuqorida sanab o’tilgan negiz elementlar, u yoki bu, yoki bir necha parametrlariga ko’ra bir – biridan ustun tursa, boshqa parametrlariga ko’ra yomonroq hisoblanadi.
IMS negiz mantiqiy elementi asosi bo’lib, qayta ulagichlar sifatida qo’llaniladigan biror elektron kalit hizmat qilishi mumkin. Qayta ulagichlar sifatida qo’llaniladigan yarim o’tkazgichli asboblarga quyidagi umumiy talablar qo’yiladi: birdan katta bo’lgan kuchaytirish koeffitsienti; axborot uzatish tizimining bir tomonlamaligi; kirish va chiqish bo’yicha katta tarmoqlanish koeffitsientlari; qayta ulanishlarning katta tezligi; kichik iste’mol quvvati. Elektron kalitlar sifatida kremniyli bipolyar va maydoniy tranzistorlar qo’llaniladi. Maydoniy tranzistorlarda bajarilgan kalitlar kichik sochilish quvvatiga ega bo’lsalar, bir vaqtning o’zida bipolyar tranzistorlarda bajarilgan elektron kalitlarning qo’llanilishi ularning tezkorligini oshirishga imkon yaratadi.
2.1. Bipolyar tranzistorlarda yasalgan kalit sxemalar
BT da yasalgan sodda kalit sxemasi 2.1 – rasmda keltirilgan. Yuklama qarshiligi RK emitteri umumiy shinaga ulangan tranzistorning kollektor zanjiriga ulangan. Kalit ikkita turg’un holatga ega bo’lishi kerak: ochiq va berk.
Ochiq kalit holatiga tranzistorning to’yinish yoki aktiv ish rejimi, berk holatga esa - berkilish rejimi mos keladi.
Agar tranzistor bazasiga manfiy kuchlanish berilsa (UKIR0V), u holda emitter va kollektor o’tishlar teskari yo’nalishda ulangan bo’ladi, ya’ni berk holatda bo’ladi. Bu vaqtda tranzistor kollektor tokining berkilish rejimida ishlaydi va kalit uzilgan holatda bo’ladi. Berkilish rejimida tranzistor toklari mos ravishda
, , (2.1) .
Natijada tranzistor kollektoridagi kuchlanish
, (mantiqiy bir U1) (2.1),
bo’lib, yuklamaning manbadan uzilgan holatiga mos keladi (kalit uzilgan).
Baza zanjirida RB rezistor mavjud bo’lganda tranzistor baza kuchlanishi
(2.2)
2.1 – rasm.
Yuqori temperaturalarda kalit IK0 qiymati keskin ortadi va natijada emitter o’tishdagi kuchlanish ham ortadi. Shu sababli berkilish rejimida tranzistor normal ishlashi uchun quyidagi shart bajarilishi kerak
(2.3) ,
bu erda UBO’S – emitter o’tishdagi musbat kuchlanish UBE bo’lib, ushbu qiymat ortsa tranzistor berk rejimdan aktiv rejimga o’tadi, ya’ni ochiladi.
Integral texnologiyada bajarilgan kremniyli tranzistorlar uchun UBO’S=0,50,6 V.
Agar UKIR=0, u holda (2.3) shart quyidagicha qayta yoziladi.
(2.4) .
UBO’S=0,6 V va IK0=1mkA deb faraz qilsak, u holda RB.max=0,6 MOm ga teng bo’ladi.
Kirishga UKIR0,7 V (mantiqiy bir U1) kuchlanish berilsa tranzistor aktiv yoki to’yinish rejimida ishlaydi (kalit ulangan).
Kalit rejimda tranzistorning aktiv ish rejimi ma’qullanmaydi, chunki yuklamadagi tok faqat yuklama RK va manba kuchlanishi EM kattaligi bilan emas, balki tranzistordagi kuchlanish pasayishi UKE bilan ham aniqlanadi,
(2.5) ,
ya’ni tranzistor xossalariga (parametrlarning o’zgarishi va ularning temperaturaga bog’liqligi) ham bog’liq bo’ladi. Bundan tashqari, aktiv rejimda tranzistorda qo’shimcha quvvat sochiladi, sxemaning FIK kamayadi.
Integral texnologiyada bajarilgan kremniyli tranzistorlar uchun to’yinish rejimida UChIQ=UKE0,25 V (mantiqiy nol U0). Analog sxemalarda alohida kalitlar qo’llaniladi. Raqamli sxemalarda esa kalitli zanjirlar qo’llaniladi. Bunday zanjirlarda har bir kalitni o’zidan oldingi kalit boshqaradi va o’z navbatida bu kalitning o’zi keyingi kalit uchun boshqaruvchi hisoblanadi. Demak, agar oldingi kalitda tranzistor to’yinish rejimi bo’lsa, u holda bu kalit keyingi kalitni qayta ulashi mumkin emas.
Shunday qilib, agar kalit kirishiga mantiqiy nol potentsiali berilsa, u holda uning chiqishida mantiqiy birga mos potentsial hosil bo’ladi va aksincha, ya’ni bunday kalit invers sxema hisoblanadi va invertor deb ataladi.
Asosiy dinamik parametrlaridan biri bo’lib, sxemaning ulanish va uzilish vaqtidagi qayta ulanish jarayonlari bilan aniqlanadigan tezkorligi hisoblanadi. Sxema chiqishidagi kuchlanishning bo’sag’aviy qiymati, kirish signalini U0 dan U1 ga o’zgartirganda ma’lum t1K vaqtiga, U1 dan U0 ga o’zagtirganda t0K vaqtiga kechikadi. Kechikishlarga tranzistorlar qayta zaryadlanish sig’imi va yuklama sabab bo’ladi. Sxema tezkorligi o’rtacha kechikish vaqti bilan aniqlanadi
.
Sxema iste’mol qilayongan tok ortsa, sig’imlarning katta qayta zaryadlanish tezligi hisobiga qayta ulanish vaqti ortadi. Lekin bu vaqtda sxemaning iste’mol quvvati ortadi. Shu sababli o’rtacha kechikish vaqti qayta ulanish ishi AQ=RtK deb ataluvchi kattalik bilan aniqlanadi. Zamonaviy IMSlar uchun AQ=10-12-10-14 Dj.
|