ТТЛ-логика

Первые логические элементы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) реализовывались в виде однотранзисторных элементов с резисторами (диодно-транзисторная логика - ДТЛ). Они характеризовались низким быстродействием и большими габаритами. При переходе к выпуску интегральных микросхем выяснилось, что для улучшения электрических параметров цифровых микросхем выгоднее заменять диоды многоэмиттерными транзисторами. Поэтому название ДТЛ трансформировалось в ТТЛ. В свою очередь существует несколько разновидностей микросхем ТТЛ: без применения переходов с барьером Шотки (ранние серии: К134, 155, 131) и со структурами Шотки (ТТЛШ), (К555, 531, 1533, 1531). В настоящее время в аппаратуре встречаются все виды ТТЛ-логики, имеющие полную электрическую и конструктивную совместимость.

Схема треxвxoдoвoro элемента И-НЕ приведена на рис. 10.4. В нем использован на входе полупроводниковый прибор – многоэмиттерный транзистор. Транзисторы VТ1 и VТ2 образуют схему И-НЕ, на транзисторах VТ3 и VТ4 собран неинвертирующий выходной каскад, служащий для усиления мощности выходного сигнала.

При 1 на всех входах (А=В=С=1) все эмиттерные переходы транзистора VТ1 смещены в обратном направле­нии и не пропускают ток. Через резистор R1 и коллектор­ный переход транзистора VТ1, смещенный в прямом направ­лении, в базу транзистора VТ2 поступает ток, достаточный для насыщения VТ2. Напряжение на коллекторе VТ2 близко к нулю (сигнал 0). При подаче хотя бы на один вход транзистора VТ1 нулевого потенциала (сигнал 0) соответствующий эмиттерный переход VТ1 сместится в прямом направ­лении. Ток от резистора R1 устремится во входную цепь, обладающую меньшим сопротивлением, чем входное сопротивление транзистора VТ2. В результате ток базы VT2 спадает к нулю, транзистор запирается, на его коллекторе устанавливается высокий потенциал. близкий +E_п (сиг­нал 1).

При сигнале 0 на коллекторе транзистора VT2, который находится в открытом состоянии, часть эмиттерного тока VT2 поступает в базу транзистора VT4 и насыщает его. Низ­кое напряжение на коллекторе VT2 поддерживает запертое состояние транзистора VT3. Таким образом, на выходе ло­гического элемента имеется сигнал 0 (малое падение на­пряжения на открытом транзисторе VT4).

При сигнале 1 на коллекторе транзистора VT2 этот тран­зистор заперт, при этом прекращается ток базы транзис­тора VT4, который также запирается. Высокое напряжение на коллекторе VT2 вызывает насыщение транзистора VT3. В результате на выходе логического элемента появляется сигнал 1.

Наряду с приведенной схемой выпускаются элементы с открытым коллекторным выходом. В коллекторную цепь транзистора VT3 может быть включен индикаторный элемент, реле или другая внешняя нагрузка, второй вывод которой подключается к источнику питания. Это позволяет объединять различные части схем, работающих от различных источников питания при разном уровне напряжения.

Элементы ТТЛ-логики в настоящее время получили достаточно большое распространение благодаря низкой стоимости, сравнительно хорошим быстродействием, нагрузочной спо­собности и помехоустойчивости.