Основные элементы транзисторно-транзисторной логики.

Характерной особенностью ТТЛ ЛЭ является наличие на их входе многоэмиттерных транзисторов (МЭТ), с помощью которых реализуется требуемая логическая функция. Рассмотрим четырехвходовый ЛЭ (рис.1.7), у которого многоэмиттерный транзистор VT_M имеет четыре эмиттера. Они расположены так, что их непосредственное взаимодействие через участок базы практически отсутствует. МЭТ является эквивалентом нескольких транзисторов, включенных по схеме рис.1.8.

База многоэмиттерного транзистора VT_M подключена к источнику ЭДС Е₀. Транзистор VT₁ инвертирует логическую функцию, реализуемую транзистором VT_M. Рассмотрим работу ЛЭ.

Предположим, что на все входы Х₁ – Х₄ поданы одинаковые сигналы, соответствующие логической единице:

Х₁ = Х₂ = Х₃ = Х₄ = Х¹ = Е_к. (1.5)

Обычно Е_К > Е₀, т.е. потенциал базы меньше потенциалов эмиттеров, и, следовательно, все эмиттерные переходы в этом случае будут закрыты, транзистор VT₁ войдет в режим насыщения, и выходной сигнал F = 0.

Если на один из входов, например на Х₁, будет подан сигнал, соответствующий логическому нулю, то соответствующий эмиттерный переход транзистора VT_M будет открыт. Появится коллекторный ток

I_KM = a₁×I_ЭМ, (1.6)

где

I_ЭМ = I_БМ×(1+b_М), (1.7)

I_БМ = Е₀ / R₀. (1.8)

Для увеличения нагрузочной способности логического элемента на его выходе включают сложный инвертор (рис.1.9).

Предположим, что на все входы Х₁ – Х₄ поданы одинаковые сигналы, соответствующие логической единице. Тогда транзистор VT_M работает в инверсном режиме, транзисторы VT₁ и VT₃ открыты и насыщенны, а транзистор VT₂ закрыт, чему способствует диод смещения VD₁. Через диод VD₁ протекает небольшой ток закрытого транзистора VT₂, напряжение базы которого определяется выражением

U_БЭ2 = U_КЭ1 – U_БК3 – U_CM < 0. (1.9)

Если на один из входов, например на Х₁, будет подан сигнал, соответствующий логическому нулю, то соответствующий эмиттерный переход транзистора VT_M будет открыт. Транзистор VT_M работает в обычном режиме, транзисторы VT₁ и VT₃ запираются, а транзистор VT₂ открыт и работает как эмиттерный повторитель. Выходное напряжение определяется потенциалом коллектора транзистора VT₁.

U_ВЫХ¹ = E_K – I_K01R_K1 – U_БЭ2 – U_D. (1.10)

В этом режиме при закрытом VT₁ ток I_KM мал и, следовательно, транзистор VT_M находится в режиме глубокого насыщения.