Сигааплфни кучаттириш

VТ_н -транзисторининг стоки ва затворига бир хил кучланиш берилганда, у ночизиқ резистор каби ишлайди. Унинг вольт-ампер характеристикаси.
1_D=½b_н(Е-U_чиқ-U_GSO)² (3.7)


Формула билан ифодаланади. Бунда b- _{ннннннннннннннннн}характеристикасининг нисбийлиги, U_азо-транзисторнинг очилиш кучланиш 3.8-расмда актив VТ транзисторнинг вольт-ампер характеристикаси келтирилган.


SHAPE \* MERGEFORMAT
3.9-расм. МДП-транзисторли электрон калитдаги актив транзисторларнинг вольт-ампер характеристикаси.
Унда юкламадаги парабола кўринишида келтирилган.
Агар кириш кучланиши U_кир ≤ U_GSO бўлса, VТ транзистор берк бўлади. У ҳолда VТ_н ҳам берк бўлади. Шунда (19.7) ни 0 га тенглаб,
U_чик._тах =U¹_чик=E- U_GSO (3.8)
га бўламиз
Шундай қилиб калитнинг чиқиш потенциали «1» га мос келади ва E га яқин бўлади.
Агар кириш кучланиши U_кир бўсағавий кучланиш U_GSO дан ортиқ бўлса, VT очила бошлайди ва I_D сток токини ҳосил қилиб, чиқиш кучланиши U_чиқ камаяди. Бу пайтда VT_Н транзисторда кучланиш ортади ва у ҳам очилади. Албатта, чиқиш кучланиши кичик бўлиши учун транзисторнинг очиқ ҳолда статик қаршилиги VT_ннинг очиқ ҳолдаги статик қаршилигидан кичик бўлиши керак. Бунинг учун VT ва VT_п транасторлар хар ҳил бўлиши керак. Актив транзистор кенг ва қисқа каналига эга бўлса, юклама транзистори тор ва узун каналга эга бўлиши мумкин.
Кўрилаётган калитда ўтиш жараёнларга кириш кучланиши сакраб ўзгарганда VT транзистор токи ҳам сакраб ўзгаради деб қараладиган ҳолда ўрганилади.
Ўтиш жараёнлари асосан транзисторда мавжуд бўладиган турли сиғимлар зарядланиши ва зарядсизланиши билан белгиланади. Бу сиғимлар паразит сиғимлар (С_п) деб аталади.
Калитнинг узилиб - уланиши вақтнинг кечкиши билан танишайлик. Буни чиқиш кучланиши 0,5 E га тенг бўлгандан бошлаймиз.
Калит очилиши (уланиш) пайтида С_п конденсаторда С_пE миқдорда заряд бўлади ва очиқ VT транзистор орқали зарядсизланади. Бошланғич даврда VT транзистор характеристикасининг қия қисмида ишлаганлиги туфайли зарядсизланиш токи деярли камаяди. Шу сабабли калит уланиши давридаги кечкиш вақти:
(3.9)


Калит ёпилиши даврида С_П, VT_Н транзистори токидан зарядланади. Калит ёпилишидаги кечикиш вақти
(3.10)
га тенг.
Юқорида айтиб ўтилганидек VT_Н нинг очиқ ҳолатдаги қаршилиги VT га қараганда катта бўлганлигидан > бўлади. Уларни тенглаштариш учун VT ва VT лар бир хил бўлиши керак. Бу эса ўз навбатида U^°_чик нинг ортишига олиб келади.
3.8 б)-расмда комплементар МДП- транзисторли калит схемаси келтирилган. Бу схемада иккита калит элементи бор. Бири п каналли VT_p транзисторидан, иккинчиси резистор VT_р транзисторидан йиғилган. Транзистор асосига кичик потенциал (-E) берилса, VT транзистор катта потенциал (+E) берилади. Шу сабабли МДП каналини изоляциялаб, р -n ўтишлар берк бўлади.
Бунда калитларнинг характерли хусусияти шундаки, иккита транзистор кириш билан бошқарилади. Кичик кириш кучланишида VT_Н ёпиқ VT_р очик бўлади. Бунда чиқиш кучланиши катта бўлади:
U_ччи.max=U¹_чик ≈ E
Булардан кўринадики, калитнинг хар иккала ҳолатида ҳaм транзисторлардан бири ёпиқ бўлиб, энергияни кам истеьмол қилади, яъни бу пайтда энергияни паразит
сиғимларни зарядлашга сарфланади.
Комплементар МДП - транзисторли калитларда ўтиш жараёнлари бир хил типдаги транзисторли калитларда кесувчи ўтиш жараёнлари билан бир хил бўлади.
3.3. Рақамли интеграл схемалардаги асосий мантиқий элементлар


Рақамли микросхема техникасида мантиқий операциялар мантиқий элементлар ёрдамида оширилади. Дастлабки даврларда ҳар бир микросхема битта мантиқий элементдан иборат бўлган, кейинги пайтларда битта кристаллда бундай мантиқий элементлардан бир нечтаси ясала бошланаган. Уларни ўзаро улаб маълум тартибли структуралар ҳосил қилинди. Бу структуралар ҳозирги кунда қанчалик мураккаб тузилишга эга бўлмасин, улардаги мантиқий элементларнинг принципиал схемаси ўзгаргани йўқ. Қуйида мана шу микросхемаларнинг асосий мантиқий элементлари билан танишиб чиқамиз.


3.10-расм. Дастлабки ТТЛ элеменлари:
а) ДТЛ элементи, б) оддий ТТЛ элементи,
в) битта транзисторли РТЛ, г) шартли белгиланиши.


Схемада узиб-улагич S1 икки ҳолатда уланиши мумкин. Ю ҳолатига уланганда А киришига U¹_кир=U_м юқори сатҳли кучланиш. П ҳолатида пастки сатҳли кучланиш (U⁰_кир=0) уланади. А киришига юқори кучланиш берилганда (3.10. в)-расм) манбанинг мусбат қутбидан R1 резистор орқали транзистор базасига тўйинтирувчи I₆ база токи оқиб киради. Бу ток юқори сатҳли кириш токи I_кир деб аталади. S1 узиб-
улагич II ҳолатда уланганда транзистор очилмайди. 3.10.б)-расмда қаршиликлар ўрнига диодлар уланган ҳол кўрсатилган. Қаршилик уланган ҳолга (РТЛ) нисбатан, диодларда (ДГЛ) уланиш вақти анча кичик бўлади. Бу схемада S1 узиб-улагич П ҳолатга ўтказилганда, манбадан R1-VD1-S1 орқали ток ўта бошлайди ва Σ нуқтада кучланиш 0.7 В гача пасаяди. Шунда силжиш кучланиши U_сил транзисторни беркитади ва чиқишда юқори сатҳли кучланиш ҳосил бўлади. ДТЛ элементли интеграл микросхемалар кўплаб ишлаб чиқарила бошланганидан сўнг диодлар матрицаси ўрнига кўп эмиттерли транзисторни қўллаш анча қулай эканлиги маьлум бўлди (3.10 а)-расм). Бунда тўртта р—п ўтишли VT1 транзистор, диодлар матрицаси вазифасини бажаради. ТТЛ элементини S1 узиб-улагичнинг паст сатҳига уланса, U_м =5 В ли манбадан бошлаб R_б, база-эмиттер ўтиши ҳамда S нинг II контакт орқали корпусга I^°_кир ток ўтади.
База токи ни R_б резистор чеклаб туради. Тез ишловчи ва тежамли микросхемаларда R₆ нинг қиймати бир-биридан 15 баробарга фарқ қилади. Агар транзистор эмиттерларнинг ҳаммаси биргаликда қўшиб уланса, ҳеч қандай ўзгариш рўй бермайди. Шу сабабли уни ишлатилмаётган киришларини очиқ қолдириш мумкин. ТТЛ элементининг ихтиёрий бир кириш корпусга уланган бўлиб, бошқа киришига ихтиёрий сатҳга эга бўлган кучланиш берилса, U_чиқ чиқиш кучланиши ўзгармайди. S1 узиб-улагич Ю ҳолатига ўтказилса (20.T1 нинг эмиттер база ўтиши беркилади. Чунки база ва эмиттер умумий манбага уланиб қол-ганлигидан улар оралиғида потенциаллар фарқи бўлмайди. Энди база токи база-коллектор занжири бўйлаб ўта бошлайди ва VT1 коллекторида юқори сатҳли кучланиш ҳосил бўлади. Чиқиш кучланиши


(3.11)
га тенг бўлади.
Бу схемада VT2 транзистор қўшилган бўлиб, унинг ёрдамида чиқиш сигналининг фазаси 180° га ўзгаради, схема эса инверторли деб юритилади.
Инвертор микросхеманинг асосини ташкил қилиб, чиқиши очиқ коллектордан иборат бўлиб, у мустақил ҳолда кенг қўлланилади. Инверсияни кўрсатиш учун мантиқий схемада, сигнал фазаси ўзгарадиган кириш ёки чиқиш доирача билан белгила-нади. Инверсияланган жараённи ифодаловчи бўйруқ белгиси устига эса чизиқча чизилади. Масалан, Ī-инверсияланган кириш Ŷ-инверсияланган чиқиш ёзиш (ҳисоблаш яъни ёз) ҳакоза. Бу белги бажариладиган операцияларнинг қарама-қарши эканлигини ҳам ифодалайди. 3.11-расмда дастлабки ТТЛ элементларининг учта варианти келтирилган. Резисторларнинг номиналига қаралмаса схемада эмиттер такрорлагичи VTЗ, VT4 таркибий транзистор мавжуд эканлигини кўриш мумкин. 3.11 в)-расмда таркибий транзисторлар ўрнига сатҳни силжитувчи VD4 қўйилган. Схемаларнинг қолган қисми ўхшаш 3.11 а)-расмда ТТЛ нинг катта қувватли калит қисми кўрсатнлган бўлиб К131 микросхема асосини ташкил қилади. 3.11 б)-расмда энг кўп ишлатиладиган мантиқий элемент схемаси келтирилган. Бу схема К155 сериянинг асосини ташкил қилади.




3.11-расм. Бирламчи ТТЛ мантиқий элементларининг
пиринципал схемаси:
а)ММТЛ, б)СТТЛ, в)М_мТТЛ.
Бу серия стандарт ТТЛ(СТТЛ) деб аталади. 3.11 в)-расмда ТТЛ элементининг учинчи варианти кам қувватли (М_мТТЛ) мантиқий элемент келтирилган. Улар асосан К134 микросхемасида ишлатилади. Бу мантиқий схемада резисторлар номинали катта. Шотки транзисторлари 1970-йиллар бошида дастлабки ТТЛ лар ишлаб чиқарила бошланди. 312-расмда юқори тезлик билин ишловчи мантиқий элемент схемалари келтирилган.

3.12-расм. Шотки транзисторли мантиқий элементлар: а) ТТЛШ, б) М_мТТЛШ.

Бу элемент К531 микросхеманинг асосини ташкнл этади. Бу элементда эмиттер резистори ўрнида импульс шаклини яхшилаш учун ток генератори VT4 транзистори R4_,R5 резисторлар ишлатилган. Бу ерда қолган резисторларни номинали К131 ники билан бир хил. 3.12.б)-расмда микросхеманинг асоси бўлган М_МТТЛШ мантиқий элемент келтирилган.
Ҳозирги кунда ишлатилаётган ТТЛ микросхемалари ўртача интеграцияга эга. Уларда 1000 ва ундан ортиқ транзисторлар жойлашади. Ундан катта интеграцияга эга бўлган ИС ларда (БИС) транзисторлар сони 100000 тага яқинлашади. Улар асосида микропроцессорлар, контроллерлар, хотира қурилмалари ва ҳоказолар ясалган. Ўта катта ИС ларда (СБИС) 350000 та транзистор бўлиб, процессорида эса 32 разряд бор.

3.4. ЭСЛ типдаги рақамли микросхемалар

Эмиттер - боғланишли мантикий (ЭСЛ) ракамли микросхемалар ҳозирги даврда секундли диапазонда ишлай олганлигидан энг тез ишловчи микросхемалардир. ЭСЛнинг муҳим хусусияти шундаки, мантиқий элементнинг схемаси интеграл дафференциал кучайтиргич асосида қурилган. Улардаги транзисторлар токни узиб-улаганлари ҳолда мутлақо тўйиниш режимига ўтмайдилар. 3.13.а)-расмда ДД1 мантиқий элементнинг асоси, I токни алмаштириб-улагич келтирилган. Агар кириш сигнали _∆U_кир ёрдамида VТ1 транзистор очилса, ундан эмиттерлар уланган жойдан чиққан ҳамма ток I₀ ўтади. VТ1 коллекторида қуйи сатҳли кучланиш ҳосил бўлади.



3.13-расм. ЭСЛ элементларининг асосий схемалари:
а) токни узиб-улагич днфференциал каскади, б) таянч киришли
токни узиб-улагич, в) шунинг ўзи, чиқишда эмиттер
такрорлагич, г) икки киришли элемент.
Бу пайтда VT2да ток бўлмайди ва унинг коллекторида юқори сатҳли кучланиш бўлади. Схемада барқарор ток генератори (СТГ) нинг бўлиши, чиқишда номинал кучланиш сатҳини қатъий сақлаб туриш имконини беради. Аналог схемали дифференциал кучайтиргичларда _∆U_чиқ кучланишлар фарқидан фойдаланилар эди. Бунда I₀ ни алмаштириб-улагич микросхема иккита инверсияли мантиқий чиқишлар: Q ва Ō га эга бўлиб, уларда юқори сатҳли U_Q ва қуйи сатҳли U_q кучланишлар ажратиб олинади.
3.13-расмда оддий бир киришли ЭСЛ элементи келтирилган 3.13а) -расмдагига нисбатан, бунда таянч кучланиш манбаи мавжуд. Бу кучланиш токни алмаштириб улагичнинг ишлаш чегарасини белгилайди ва шу билан дифференциал кучайтиргич, мантиқий элементга айланади. 3.13 г) -расмда бир нечта мантикий киришлар ҳосил қилиш учун таркибий транзистор ва бир неча параллел уланган кириш транзисторлари кўрсатилган. Бунда мантикий кириш А ва В ларнинг вазифасини VT4 ва VT1 транзисторлар бажаради. ЭСЛ схемаларида коллектор занжирлари ерга уланиб, эмиттер занжирлари манфий кучланиши манбаига уланади.