Иногда возникает необходимость включать дополнительные резисторы или конденсаторы при соединении ЛЭ. Например, при создании схем задержки или формирователей импульса, мультивибраторов и т.д.
Для создания на входе ЛЭ логического 0 или 1 вход можно подключить через резистор R к земле или источнику питания (рис 3.12).
При подключении к земле входной ток логического нуля, вытекающий из ЛЭ, создает падение напряжения на резисторе . До тех пор, пока это напряжение будет меньше порогового , ЛЭ воспринимает состояние входа как логический 0, то есть на выходе инвертора будет логическая 1. Отсюда вытекает ограничение на величину резистора . Для ТТЛ пороговое напряжение Uпор»1.4 В
Рис 3.12. Резистор на входе ЛЭ
Оценки допустимой величины резистора на входе ЛЭ для некоторых серий ТТЛ приведены в таблице ниже.
Таблица 3.5. Допустимая величина резистора на входе ТТЛ ЛЭ
К155
К555
КР1533
, мА, не более
-1,6
-0,4
-0,1
, мА, не более
0,04
0,02
0,02
R, кОм, менее
0,8
3,5
Входные токи КМОП логики пренебрежимо малы, поэтому R может быть достаточно высоким, но должен быть меньше сопротивления утечек; обычно выбирают R£1 Мом. И для ТТЛ и КМОП, входы допустимо подключать непосредственно к земле.
При подключении входа ЛЭ к источнику питания, через резистор R’ в ЛЭ втекает ток входа логической единицы, который обусловлен токами утечки обратно смещенного эмиттерного перехода транзистора VT1. Ток этот мал, так что величина резистора R может составлять десятки кОм. Допустимо несколько входов разных ЛЭ (до 10) подключать через общий резистор к источнику питания. При этом рекомендуется использовать резистор для ТТЛ R’=1 кОм, а для КМОП – 100 кОм.
При соединении двух ЛЭ с помощью последовательно включенного резистора (рис 3.12) выше приведенные рассуждения справедливы и резистор выбирается наименьшим из условия передачи 0 или 1через последовательный резистор. Для случая последовательного соединения ЛЭ через резистор R’ минимальная величина резистора может быть равной 0 (резистор отсутствует) до максимальной (см. табл. 3.5). Для КМОП должен быть R’ £ 1 Мом.
Сопротивление нагрузки к выходу ЛЭ (рис 3.13) может подключаться двумя способами к земле Rн и к источнику питания R’н.
Рис 3.13. Подключение резистора нагрузки к выходу ЛЭ
В случае резистора Rн, подключенного между выходом ЛЭ и землей, выходной ток Iн протекает через насыщенный транзистор VT1 и обусловлен ограничивающим резистором R1. По этой причине допустимо короткое замыкание выхода ЛЭ на землю без опасности повреждения ИС.
В справочниках обычно не приводятся значения выходного тока ЛЭ, но обязательно приводится значение входного тока и нагрузочная способность, по которым можно вычислить величину выходного тока для конкретной ИС. Ток Iн=Iвых0 =n×I0вх, где n – нагрузочная способность ЛЭ. Так для стандартной 155 серии нагрузочная способность n=10, I0вх=-1.6 мА. Следовательно, Iвых0=-16 мА (знак – означает, что ток вытекает из ИС). Для основных серий ИС подобные данные приведены в таблице 1.1.
Для большинства серий ИС – ТТЛ и КМОП максимальный выходной ток составляет 10¸30 мА.
При подключении нагрузочного резистора между выходом и источником питания (рис 3.13.б) максимальный ток протекает при логическом нуле на выходе. Ток нагрузки I’н протекает через насыщенный нижний транзистор VT2 и обусловлен величиной Rн’. При короткозамкнутой нагрузке ограничение тока в этом случае не происходит и при превышении допустимого выходного тока существует опасность необратимо вывести из строя транзистор VT2 и, соответственно, ЛЭ. Расчет допустимого выходного тока проводится по известной нагрузочной способности.
Наличие емкости, соединенной с землей, в цепях логических элементов искажает форму выходного импульса, увеличивает длительность фронтов, задерживает во времени (рис 3.14).
Емкость Сн (рис 3.14а) заряжается через открытый верхний транзистор, когда на выходе логическая 1 и разряжается через открытый нижний транзистор при логическом 0. Постоянная цепи заряда/разряда t=RC определяет длительность фронтов выходного импульса tф=k×RCн, где k=(1¸2) – коэффициент, зависящий от типа ЛЭ, R – сопротивление цепи перезаряда емкости. Ток разряда емкости через нижний транзистор обусловлен только сопротивлением насыщенного транзистора и может достигать большой величины, что может быть причиной выхода транзистора. По этой причине в обычных условиях емкостная составляющая нагрузки не должна превышать 500 пф. В тех случаях, когда на выходе оказывается большая емкость, следует для защиты выходных транзисторов добавлять ограничивающий резистор. Для ограничения тока через входные охранные диоды КМОП-логики последовательно с входом рекомендуется ставить дополнительный резистор, чтобы ток через диод не превышал 1-2 мА.
С помощью RC цепочки можно получить задержанный импульс (рис 3.14б). Величина задержки зависит от постоянной времени цепи перезаряда емкости, может быть различной для задержки фронта и среза импульса.
Ориентировочно время задержки ; резистор R может изменяться в пределах .
При R=0 (т.е. ЛЭ соединены напрямую), инвертор нагружен на емкость. Для ТТЛ резистор выбирается от 0 до единиц кОм, а для КМОП – до 1 МОм.
При выборе схем с конденсаторами надо учитывать, что некоторые серии ИС (например, КР1533) плохо работают с затянутыми фронтами входных сигналов.
. До тех пор, пока это напряжение будет меньше порогового 
, ЛЭ воспринимает состояние входа как логический 0, то есть на выходе инвертора будет логическая 1. Отсюда вытекает ограничение на величину резистора 
. Для ТТЛ пороговое напряжение Uпор»1.4 В
, мА, не более
, мА, не более
а) Цепи перезарядки емкости нагрузки
б) RC- задержка импульса
; резистор R может изменяться в пределах 
.