Схемотехника ТТЛ логики

Схема ЛЭ обычно содержит три основных узла:

Входной для реализации требуемой логической функции.

Промежуточный, для усиления с целью повышения помехоустойчивости и обеспечения крутизны передаточной характеристики.

Выходной – для обеспечения требуемой нагрузочной способности и крутизны фронтов выходного сигнала. На рис. 5.9приведена схема логического элемента И-НЕ.

Рис. 5.9 ТТЛ логический элемент И-НЕ

Входной узел выполнен на транзисторе VT1, который можно представить в виде диодной логики. Эмиттерные переходы ведут себя как диоды VD1-VD3 схемы рис. 5.8. Коллекторный переход выполняет функции диодов VD4, VD5 схемы рис. 5.8.

На транзисторе VT2 выполнен усилитель-формирователь для управления сложным выходным инвертором на транзисторах VT3 и VT4. Усилитель-формирователь и сложный инвертор образуют формирователь-инвертор ФИ. Все транзисторы в режиме насыщения имеют Uкэ.нас ≈ 0,2 В.

При подаче хотя бы на один вход низкого уровня сигнала U_ВХ =(0…0,4) В. Транзистор VT1 закроется. Ток базы транзистора VT2, равный обратному току коллектора VT1, не достаточен для отпирания транзистора VT2, и он находится в запертом состоянии. При этом величина напряжения на его коллекторе U_К2 достаточна для отпирания транзистора VT3. Напряжение на эмиттере VT2, равное падению напряжения на резисторе R3 от тока запертого эмиттерного перехода VT2, не достаточно для отпирания транзистора VT4. Таким образом, при подаче низкого уровня входного сигнала транзистор VT3 открыт, а VT4 заперт. При этом на выходе схемы будет высокий уровень напряжения U_ВЫХ ≈ 3,3 В.

При отключенных входах или подаче на все входы высокого уровня входного сигнала U_ВХ =(1,9…4,5) В эмиттерные переходы транзистора VT1 смещается в обратном направлении, а коллекторный переход открыт. Ток базы транзистора VT2, равный коллекторному току транзистора VT1, достаточен для отпирания транзистора VT2. Отпирание этого транзистора снижает напряжение на базе транзистора VT3 и увеличивает на базе VT4.

В результате этого транзистор VT3 запирается, а VT4 открывается и на выходе формируется низкий уровень выходного напряжения U_ВЫХ < 0,4 В.

Диод VD1 служит для надежного запирания транзистора VT3 путем увеличения порогового отпирающего напряжения на величину падения напряжения на этом диоде. Резистор R4 служит для ограничения тока выходных транзисторов в переходных режимах, когда оба транзистора работают в активной области.

5.10 ТТЛ логический элемент ИЛИ-НЕ

На рис.5.10приведена схема логического элемента типа 2ИЛИ-НЕ. Основу такого логического элемента составляет схема инвертора, в которую дополнительно введен еще один входной узел на транзисторе VT3 и транзистор VT4. Эту схему может представить в виде двух инверторов, работающих на один выходной инвертор. В данной схеме выходной инвертор управляется либо по первому входу Х1, либо по второму Х2. Выходной сигнал в этой схеме принимает высокий уровень только в том случае, если на оба входа поданы низкие уровни. Во всех остальных случаях на выходе будет низкий уровень. При замене обычных транзисторов VT1 и VT3 на многоэмиттерные можно реализовать логическую функцию типа И-И-ИЛИ-НЕ.