МПЛ-схемы

С появлением ДТЛ-схем стала развиваться так называемая «медленная, помехоустойчивая логика», сокращенно МПЛ. Сдвиговые диоды на рис. 6.31 и 6.33 заменяются лавинными Z-диодами (диод Зенера) (рис. 6.34). Минимально необходимый входной ВЫСОКИЙ уровень таким образом повышается до напряжения срабатывания Z-диода.

Рис. 6.34. ДТЛ-схема с Z-диодом (И-НЕ-элемент при положительной логике)

Наличие Z-диода увеличивает время задержки прохождения сигнала через логический элемент. ДТЛ-схемы с диодами Зенера также называются ДТЛЗ схемами.
С повышением напряжения питания можно существенно увеличить ВЫСОКИЙ уровень входного напряжения, таким образом, увеличив «зазор» между ВЫСОКИМ и НИЗКИМ уровнями, обеспечивая большую статическую помехоустойчивость. Также возрастает и динамическая помехоустойчивость благодаря увеличенному времени задержки.
МПЛ-элементы производятся для напряжений питания 12 и 15 В. На рис. 6.35 представлена схема типичного МПЛ-элемента. Входной ВЫСОКИЙ уровень составляет от 7,5 до 15 В, выходной НИЗКИЙ уровень — от 0 до 4,5 В (рис. 6.36).
Типичный ВЫСОКИЙ уровень составляет 14,3 В, типичный НИЗКИЙ уровень — 1,0 В. Чтобы превратить НИЗКИЙ уровень в ВЫСОКИЙ или понизить ВЫСОКИЙ до уровня НИЗКОГО, требуются значительные помехи.

Рис. 6.35. Схема МПЛ-элемента (FZH 125 Siemens)

Рис. 6.36. Диапазоны уровней схемы FZH 125

Таким образом, схема имеет высокую помехоустойчивость. Время задержки прохождения сигнала составляет примерно 200 не, что существенно больше, чем у обычных ДТЛ-элементов.
Интегральная микросхема FZH 125 содержит два логических элемента И-НЕ (при положительной логике), каждый с 5 входами. Схема подключения 16-полюсной сдвоенной микросхемы изображена на рис. 6.37.
Схема, представленная на рис. 6.35, имеет так называемый нагрузочный выход. Если транзистор Тг заперт, то транзистор Т2 отпирается. При запертом транзисторе Тг на выходе Q действует ВЫСОКИЙ уровень, примерно 14,3 В. Для управления последующими элементами от источника Us через сопротивление 390 Ом и Т2 течет относительно большой ток. Таким образом, схема может обеспечить ВЫСОКИЙ уровень на большом количестве подключаемых далее элементов.
Если заперт транзистор Т2, то отпирается транзистор Ту На выходе Q через диод и переход коллектор-эмиттер транзистора Тъ может протекать относительно большой ток без повышения напряжения. Таким образом, схема может питать несколько подключаемых далее логических элементов напряжением НИЗКОГО уровня.
К основным параметрам подобных схем относятся коэффициенты нагрузки на выходе по ВЫСОКОМУ и НИЗКОМУ уровню. Под коэффициентом нагрузки на выходе по ВЫСОКОМУ уровню понимают возможное количество входов подключенных логических элементов с подачей ВЫСОКОГО уровня на вход. Под коэффициентом нагрузки на выходе по НИЗКОМУ уровню понимают возможное количество входов, подключенных логических элементов с подачей НИЗКОГО уровня на вход.

  Рис. 6.37. Цоколевка схемы FZH 125

Технические данные для схемы FZH 125 представлены на рис. 6.38. Кроме информации о напряжении и помехоустойчивости, в таблице есть данные о входном токе на ВЫСОКОМ и НИЗКОМ уровнях. По этим характеристикам можно определить ранее рассмотренное в разд. 6.4.4 потребление тока:
НИЗКИЙ уровень на входе — IIL = 1 мА ВЫСОКИЙ уровень на входе 1Ш = 1 мкА
Статические параметры для диапазона 15В в температурных зонах 1 и 5

                                                                                   
Рис. 6.38. Таблица данных схемы FZH 125 (Siemens)

В таблице также приведен выходной ток короткого замыкания, очень большой при относительно высоких напряжениях, поэтому максимальное время короткого замыкания составляет 1 секунду. При превышении этого времени микросхема будет выведена из строя.
Заметим, что потребляемый каждым отдельным логическим элементом ток при ВЫСОКОМ состоянии выхода имеет другое значение, чем при НИЗКОМ состоянии выхода. Типичный потребляемый ток при ВЫСОКОМ состоянии выхода — 1,2 мА, при НИЗКОМ — 2,3 мА. Следовательно, потребляемая мощность зависит от соотношения времен нахождения выхода в ВЫСОКОМ и НИЗКОМ состояниях. Это соотношение называется импульсным. Потребляемая каждым логическим элементом мощность указывается при импульсном соотношении 1:1.
ДТЛ-схемы семейства медленной помехоустойчивой логики применяются прежде всего для управления двигателями, так как в помещении с приводными двигателями помехоустойчивость схем управления особенно важна. В машинных залах часто наводятся сильные помехи по напряжению.

Похожие статьи