Синтез триггерной ячейки

  • 05 сент. 2011 г.
  • 1638 Слова
Элемент эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ)
Рассмотрим принципиальную электрическую схему (рис. 1) элемента ЭСЛ.
Исходные данные:
напряжение источника питания Uип = -5 B;
коэффициент объединения по входу Kоб.вх = 5;
коэффициент разветвления Kраз = 10;
коэффициент усиления транзисторов в статическом режиме β = 30;
емкость нагрузки Cн = 30 пФ;
мощность потребления Рср = P = 80 мВт;полярность логики положительная;
уровень напряжения U0
вх = U0
вых = U0 = - 1,6 В;
уровень напряжения U1
вх = U1
вых = U1 = - 0,8 В;
уровень опорного напряжения Uоп = - 1,2 В;
граничная частота усиления транзисторов fт = 800 МГц;
время перехода из состояния "0" в состояние "1" для входного сигнала
t0,1
вх
= 3 нс;
время перехода из состояния "I" в состояние "0" длявходного сигнала
t1,0
вх = 2 нс;
температура окружающей среды T = 20о C.

Рис. 1. Схема логического элемента ЭСЛ
Принимаем падение напряжения на открытом p - n переходе транзисторов
(в том числе транзисторов нагрузки) и диодов одинаковыми, т.е.
UбэVT = UбэVTп = UD = U* = 0,7 В при Rб = 50 кОм.

5.3.1. Расчѐт статических параметров
5.3.1.1. При типовых значениях параметров компонентов длямикросхем ЭСЛ оптимальное значение резисторов следует выбирать из соотношения: (Rк /Rэп)опт = 0,2 ... 0,4 при C1 / C2 = 0,1 ... 0,2, (1)
где C1 - эквивалентная ѐмкость на коллекторах транзисторов VT1…VT3; C2 - ѐмкость на выходе транзистора VT6;
Rк, Rэп - сопротивление коллекторных переходов и эмиттерных повторителей. Из (34) задаѐмся соотношением Rк / Rэп = 0,3 и определяем Rэп = Rк / 0,3.(2)
5.3.1.2. Для сопротивлений резисторов источника опорного напряжения принимают следующие соотношения: R4 = (2 ... 4) R1; R5 = R1; R3 = R6 = R7. (1)
Из (2) задаемся необходимыми соотношениями и определяем эти сопро- тивления:
R3 = Rэп; R4 = 3Rк; R5 = Rк;
Rк ≈ R1 ≈ R2; R6 = R7 = Rэп;
R8 = Rэп . (37)

5.3.1.3. Мощность, потребляемая элементом ЭСЛ с учѐтом коэффициентов разветвления иформул (35) и (37), определяется соотношением
P=Uип Uип-Uоп R4-U1-U0RK+Uип-2U*R5+R8+Uип-U0R6+Uип-U1R7+KразUип-UопR3(β+1) ,
Где:
Uип - напряжение источника питания;
Uоп - напряжение опорного питания;
U* - напряжение база-эмиттер транзистора;
U* = Ug = UбэVT6 - падение напряжения на открытом p-n переходе диода и транзистора;
Kраз - коэффициент разветвления по выходу ( напряжение на выходеэмиттерного повторителя U1вых ); β = B.
Учитывая исходные данные (Рср = P = 80 мВт), определяем значение сопротивления коллекторного перехода : R = 0,365 кОм. (39)
5.3.1.4. Исходя из (35), (37) и (39) находим значения сопротивлений рези- сторов:
R1 = 0,365 кОм;
R2 = 0,43 кОм;
R3 = 1,2 кОм;
R4 = 1 кОм;
R5 = 0,365 кОм;
R6 = 1,2 кОм;
R7 = 1,2 кОм;
R8 = 1,2 кОм. (40)5.3.1.5. Входной ток логической "1" (через каждый открытый эмиттерный переход)
I1вх = (U1вх - UэбVТ1 - Uип) / [R3 (1 + β)]; (41)
I1вх = 0,09 мА.
5.3.1.6. Входной ток логического " 0 " , определяемый сопротивлением ре- зистора Rб в цепи базы закрытого транзистора, составит:
I0вх = U0вх / Rб; (42)
I0вх = 0,032 мA.
5.3.1.7. Напряжение порога переключения:
Uпор = -Uоп ;(43)
Uпор = -1,2 В.

5.3.1.8. Учитывая, что ширина активной зоны составляет:
Uвх = 4,4 φт = 0,13 ... 0,2 В (44)
( практически не зависит от параметров схемы ), примем
Uвх = 0,15 В.

5.3.1.9. Логический перепад определим из выражения:
Uл = U1вых - U0вых ; (45)
Uл = 0,8 В.
5.3.1.10. Напряжение статической помехоустойчивости по уровням "0" и
"1":
UпU-п 0,5(Uл - Uвх). (46)
Подставив числовые значения, получим
UпU-п = 0,325 В.

5.3.1.11. Ток логической части элемента определяется из формулы:
Iл = - Uл / Rк = - (U1- U0)/ Rк ; (47)
Iл = - 2,19 мA.

5.3.1.12. Токи эмиттерных повторителей:
Iэп1 = (Uип - U0 )/ R6; (48)
Iэп2 = (Uип - U1) / R7 + Iн = (Uип - U1) / R7 + Kраз I1вх ;
Iэп2 = (Uип - U1) /...
tracking img