1 / 19

ディジタル回路　第 5 回 ダイオードと BJT を使った ディジタル回路 テキスト第 3 章

ディジタル回路　第 5 回 ダイオードと BJT を使った ディジタル回路 テキスト第 3 章. 情報工学科 天野英晴. A. K. ダイオード. もっとも単純な素子 I=Is{exp(qV/kT)-1} Is: 逆方向飽和電圧（非常に小さい値） q: 電子の電荷 ｋ：ボルツマン定数 T: 絶対温度 ｋ T/q≒ 26(1/mV). I. V. 0.7. 0.6. A. K. 順方向と逆方向. p. n. ＋ 正孔. － 電子. エネルギー障壁 (0.65V くらい）. 順方向. 電流. ＋. 逆方向. ＋.

mala
Download Presentation

ディジタル回路　第 5 回 ダイオードと BJT を使った ディジタル回路 テキスト第 3 章

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ディジタル回路　第5回ダイオードとBJTを使ったディジタル回路テキスト第3章ディジタル回路　第5回ダイオードとBJTを使ったディジタル回路テキスト第3章 情報工学科 天野英晴

  2. A K ダイオード • もっとも単純な素子 • I=Is{exp(qV/kT)-1} Is: 逆方向飽和電圧（非常に小さい値） q:電子の電荷 ｋ：ボルツマン定数 T:絶対温度 ｋT/q≒26(1/mV) I V 0.7 0.6

  3. A K 順方向と逆方向 p n ＋ 正孔 － 電子 エネルギー障壁(0.65Vくらい） 順方向 電流 ＋ 逆方向 ＋ エネルギー障壁を 越える

  4. A A K K ダイオードのスイッチングモデル I I モデル化 V V 0.7 0.7 0.6 0.6 ON OFF 電流 電流は流れない 0.6V OFF：AとKは切れている ON：AとK間にはON電圧が生じる

  5. BJT(Binary Junction Transistor)いわゆる普通のトランジスタ スイッチングモデル：　BE間はダイオードと考えて良い VBE<0.6V BEのダイオードがOFF:　トランジスタがOFF CEは切れたのと同じ VBE>0.6V BEのダイオードがON:　トランジスタがON CEはくっついたのと同じ L C H C B H B L 切れたのと 同じ E E

  6. BJTのON/OFF H L VCC IB ＋ ＋ B B ｐ ｐ n n n n R C C IC E ON：BE間のダイオードがON エネルギー障壁が突破され 多くの電子がC領域に突入 IC=ｈFE×IB：不飽和 IC=VCC/R:飽和→VC=0 エネルギー障壁が 越えられない OFF：BE間はオープン CE間もオープン

  7. ダイオードAND Vcc OFF ON ON Y＝ Vcc Y A＝H A＝L Y A＝L ０．６V ０．６V B＝H B＝H B＝L OFF OFF ON 両方ONでも ０．６Vなことに 注意！ A B Y L L ０．６V L H ０．６V H L ０．６V AND?っぽい H H Vcc

  8. ダイオードOR OFF ON ON Y＝0 A＝L A＝H A Y Y B＝L B＝L B OFF OFF ON A B Y 両方ONでも Vcc-０．６Vなことに 注意！ L L ０V L H Vcc－０．６V OR?っぽい H L Vcc－０．６V H H Vcc－０．６V

  9. 例題3.2　（p.64) H H H L Vcc=5V I ０．６V ２KΩ OFF ON VY=I・R＝（5－0.6）/２R×R 　　　　　＝2.2V Y は？ H H L 2.2V OFF ２KΩ OFF ダイオードだけではディジタルレベルが維持できない！

  10. 演習１ • 下の回路をダイオードANDとダイオードORで構成した。出力は何Vか？ L L H Vcc=5V Vcc=5V H I ２KΩ L H L ２KΩ

  11. BJTで増幅する L 完全にONになりきらない ０．６V Diode-Transistor Logic（DTL) NAND L ここが1.8Vにならないと ONにならない→スレッショルドは１．２V

  12. DTLの問題点 H→Lを 高速にする には大電流 ＝過飽和 H H 逆方向 なのでこっちには 行けない 蓄積した 電荷が流れ 出る まではON L H L→Hが極めて遅い

  13. TTL（Transistor-Transistor Logic) H H 2段接続 （ダーリントン） でパワーアップ マルチエミッタ トランジスタで電荷を 急速放電 トランジスタの 負荷で高速に 電荷を充電

  14. TTLがL→Hが高速な理由 トランジスタがONに なって低抵抗で出力電圧を Hレベルに引き上げる OFF →ON H→L ON →OFF マルチエミッタトランジスタが トランジスタとして動作 ONになって電荷を放出

  15. TTLの入出力特性 Vout ５V CMOS TTL 1.2V Vin ２．５V ５V ０V

  16. TTLの特性 • 静特性：p.81の7400の規格表より • Hレベルノイズマージン：VOH-VIH2.4-2=0.4V • Lレベルノイズマージン：VIL-VOL0.8-0.4=0.4V • 同じ電源電圧ならばCMOSよりも低い • しかしノイズに弱いとは限らない • Hレベルファンアウト：IOH/IIH：400μA/40μA=10 • Lレベルファンアウト：IIOL/IIL:16mA/1.6mA=10 • Lレベルの出力時には常に電流が流れる • Hレベルは漏れだが、出力もあまり強くない • マイナスは方向なんで気にしない • 動特性：p.86 • 高速版（F,AS）などはCMOSのACよりも高速

  17. TTLの世代 • 第一世代：74シリーズ、H、Lシリーズ • 70年代鮮烈なデビューを飾る • 当時のM-DTLよりも圧倒的に高速 • H（高速版）、L（ローパワー版）が登場 • 第二世代：Sシリーズ、LSシリーズ • ショットキーバリアダイオードの登場 • マルチエミッタトランジスタの欠点解消 • 第三世代：F,AS、ALSシリーズ • CMOSを迎撃するため、ローパワー化を進める • 回路の複雑化（p80の回路を見よ！）

  18. TTLの衰退 • うまく作ればスピードはCMOSに負けない • 消費電力、実装密度で不利 • プロセス技術の進展が、トランジスタの性能向上に直接結びつかない • 80年代後半から本格的な衰退が始まる • 現在は、歴史的、あるいは実験室でのみ使われるデバイスとなっている • CMOSよりタフ

  19. 演習２ 81ページの規格表から７４AS00 のH,Lレベルノイズマージン、H,Lレベルファンアウトを計算せよ

More Related