Основные показатели элемента ТТЛ.

1. Быстродействие элементов ТТЛ достаточно высокое (~10 нс). Включение транзисторов VT₁ и VT₃ происходит большим током

I₀ » (1.11)

Выключение транзисторов VT₁ и VT₃ происходит большим током коллектора многоэмиттерного транзистора, работающего в прямом режиме.

2. Элементы ТТЛ характеризуются малыми входными токами и могут хорошо работать на емкостную нагрузку. Так, при U_П = +5 В; I_ВХ= –1,6 мА многоэмиттерный транзистор работает в нормальном режиме. При этом

I_ВЫХ = 16 мА, I_ВХ¹ = 0,04 мА, I_ВЫХ¹ = –0,4 мА;

U_ВЫХ¹ = 2,4 В, U_ВЫХ⁰ = 0,4 В, U_ПОМЕХ = 0,4 В.

Среднее время задержки t_{ЗАД ср} = 12 нс.

Недостатком таких элементов является наличие помех по цепи питания в переходных режимах. В этом случае все транзисторы ЛЭ оказываются в активной области. Чтобы уменьшить импульсные помехи по цепям питания ставят конденсаторы.

3. Коэффициент объединения по входу n зависит от числа дополнительных входных расширителей (от 10 и выше).

4. Коэффициент разветвления по выходу m. В зависимости от величины m элементы ТТЛ делятся на

· маломощные (m<8);

· с мощным выходом (m>10, I_Н < 48 мА).

5. Потребляемая мощность зависит от конфигурации ЛЭ и составляет сотни милливатт.

Для повышения быстродействия логические элементы строят на ненасыщенных транзисторных ключах с переходом Шоттки.

В схеме транзисторы VT₂ и VT₅ представляют сбой составной транзистор, который позволяет увеличить нагрузочную способность элементов. Транзистор VT₃ улучшает быстродействие схемы и спрямляет переходную характеристику:

Диоды VD₁ – VD₄ необходимы для повышения помехоустойчивости ЛЭ. Если отрицательная полуволна помехи появляется на входе, открывается соответствующий диод. Первая отрицательная амплитуда — около 0,8 В. Напряжение, при котором открывается транзистор, — больше 0,3 В.

Данный логический элемент можно использовать как усилитель:

U_СМ = u(p) = I_ВХ×R_Д. (1.12)

I_ВХ = (1.13)

U_СМ = ×R_Д (1.14)

Если R_Д = 420¸500 Ом, то получаем U_СМ » U_{П 1} » U_ВХ(0).

При возрастании R_S увеличивается U_СМ, U_СМ ³ U_П2 ¸ U_ВХ¹.

Добавочное сопротивление, при котором падение напряжения на нем обеспечивает выходное напряжение элемента в 2,4 В, называется критическим.

U_Д = R_{Д кр}×I_ВХ » 1,5 В. (1.15)

Обозначение ЛЭ с повышенной нагрузочной способностью:

Обычные ЛЭ имеют малое выходное сопротивление, поэтому выходы таких элементов нельзя непосредственно соединять друг с другом, так как при разных состояниях выходов элементов через выходную цепь могут протекать большие токи, и элемент может выйти из строя. Для расширения функциональных возможностей таких элементов включают дополнительный транзистор с открытым коллектором, который позволяет включать обмотку реле, светодиод, лампу накаливания, активное сопротивление. Активный элемент с открытым коллектором обозначают: à.

F= Y₁×Y₂ — монтажное И. (1.16)

Среди логических элементов данного типа есть элементы со стробированием. Если С=0, то все многоэмиттерные транзисторы работают в нормальном режиме, а все выходные транзисторы закрыты. Чтобы схема функционировала нужно подать на вход С сигнал, соответствующий логической единице. Среди логических элементов ТТЛ есть элементы с тремя состояниями. Два первых соответствуют обычной работе ТТЛ, третье — закрытому состоянию выходного транзистора, когда его выходное сопротивление достаточно велико, и нагрузка отключена от элемента (высокоимпедансное состояние элемента).

Выход — состояние высокого импеданса. Если все параллельно включенные элементы имеют состояние высокого импеданса, то нагрузка отключена. Поочередно подключая элементы, можно передавать в нагрузку необходимую информацию.

Свободные входы ЛЭ, чтобы уменьшить влияние входных помех, через сопротивление 1 кОм подключаются к источнику питания (до 20 входов). Для уменьшения импульсных помех в цепях питания к шинам питания подключают конденсаторы емкостью 0,1 мкФ. На плате устанавливают электрические конденсаторы С=4,7¸10 мкФ.