Тема 8. Логічні елементи цифрових пристроїв. Тригерні схеми та їх застосування

3.2. Транзисторно-транзисторна логіка

Основою ТТЛ-елементів є потенційний інвертор із перемиканням базового струму [2].

Ттл-елемент і–не із складним інвертором

Принципова схема ЛЕ представлена на рисунке 9.2. Вона є базовою для мікропотужної серії 134.

Рисунок 9.2

Склад схеми

V₁ – багатоемітерний транзистор, що реалізує операцію «І».

V₂, R₂, R₃ – фазоінверсний каскад.

V₃, V₄, R₄, VD – двотактний вихідний каскад.

Два останні каскади і утворюють разом схему складного інвертора.

Джерело живлення E=5V.

Принцип дії. Логічний елемент функціонує у позитивній логіці з наступними логічними рівнями: U⁰=0,2V; U¹=3,6 V. Нехай на всі ходи подаються логічні «одиниці»

x₁=x₂=…=x₈=U¹=3,6 V.

Всі емітерні переходи транзистора V1 закриті і струм IA1 перемикається у базу транзистора V2, який від цього відкривається і переходить до РН. Зростання струму через V2 приводить до збільшення спадів напруги на опорах R2 і R3. Напруга на колекторізменшується, а напруга на емі­тері V2 (на базі V4) збільшується. ТранзисторV4 відкривається, шунтуючи опір R3 і викликаючи подальше зменшення потенціалу колектора V2. Внаслідок цього транзистори V2 і V4 переходять до РН, тобто

Транзистор закривається, бо напруга між колекто­рамиістає меншо ю, ніж сумарний поріг відкривання транзистораі зміщувального діода. Відтак, основне призначення діодаполягає в забезпеченні надійного закриванняпри насиченні транзисторіві.

Вихідна паразитна ємність швидко розряджа­ється через відкритий і насичений транзистор.

При надходженні хоча б на один із входів ЛЕ логічного «нуля» перехід по першому емітеру вмикається прямо (відкривається), і базовий струмперемикається у вхідне коло. Транзисторзакривається. Напруга колекторазростає, а напруга емітеразменшується. Транзисторвідкривається, і протягом короткого часу (поки ще не закритий) через вихідний каскад протікає значний струм. Для його обмеження призначений опір. Далі транзисторзакривається (переходить до РВ), а транзистор– відкритий і перебуває в АР. Напруга на виході ЛЕ

,

де – сумарний спад напруги на,і діоди. Оскільки, тому в цій схемі.

Паразитна ємність  швидко заряджається від джерела живлення через малий вихідний опір емі­терного повторювача на транзисторі. Це зумовлюєшвидкодію даної схеми.

Високу завадостійкість пристрою забезпечує наявність фазоінверсного каскаду, який збільшує загальний коефіцієнт підсилення і крутизну СПХ ЛЕ. Внаслідок цього схема спрацьовує (відкривається) при більшому значенні амплітуди завади .

В будь-якому стані ТТЛ-елемента один із транзисторів вихідного каскаду (або емітерний повторювач на , або інвертор на) постійно буде проводити струм, забезпе­чуючи надходження достатнього струму до навантаження. Це визначає високий рівеньнавантажувальної здатності схеми на рисунку 9.2.

Базовий логічний елемент 133 і 155 серій

Базовий елемент стандартних серій побудо­ваний за схемою рисунка 9.3.

Рисунок 9.3

На входах ЛЕ зазвичай вмикаються діоди VD1 – VD4, які обмежують амплітуду негативних завад. Замість опору R3 (рис. 9.2) до бази вихідного транзистора V5 підключений корегуючий ланцюжок R3, R4 , який дозволяє одержати СПХ за формою, близькою до прямокутної (рис. 9.4, пунктир), що забезпечує підвищення завадостійкості ТТЛ-елемента.