Транзисторно-транзисторные логические элементы

Простейший базовый элемент ТТЛ, в соответствии с рисунком 2а, за счет использования многоэмиттерного транзистора, объединяющего свойства диода и транзисторного усилителя, позволяет увеличить быстродействие, снизить потребляемую мощность и усовершенствовать технологию изготовления микросхемы.

Базовый элемент ТТЛ также выполняет логическую операцию И-НЕ. При низком уровне сигнала (логический 0) хотя бы на одном из выходов многоэмиттерного транзистора VT1 последний находится в состоянии насыщения, а VT2 закрыт. На выходе схемы существует высокий уровень напряжения (логическая единица). При высоком уровне сигнала на всех входах VT1 работает в активном инверсном режиме, а VT2 находится в состоянии насыщения. Описанный здесь базовые элемент ТТЛ, несмотря на прощеную технологию изготовления, не нашел широкого применения из-за низкой помехоустойчивости, малой нагрузочной способностью и малого быстродействия при работе на емкостную нагрузку. Его целесообразно использовать лишь при разработке микросхем с открытым коллектором, в соответствии с рисунком 2б, для включения внешних элементов индикации, когда не требуется высокая помехоустойчивость и большая нагрузочная способность.

Рис. 2

Улучшенными параметрами по сравнения с предыдущей схемой обладает базовый элемент ТТЛ, в соответствии с рисунком 3. Однако объединение выходов в схеме не допустимо.

Рис. 3

В статических режимах работы схемы, в соответствии с рисунком 3, VT4 повторяет состояние VT2. При запирании VT2 база транзистора VT4 через резистор R3 подключается к “земле”, чем и обеспечивается закрытое состояние VT4.

Если VT2 насыщен, то через базуVT4 протекает ток:

б4 = Iэ2 - IR3 = [(Eк - Uкэн2 - Uбэ4)/a2·R2] - (Uбэ4/R3)

Для транзисторов, выполненных по интегральной технологии, обычно принимают Uкэн = 0,2 В, Uбэ = 0,8 В.

Для обеспечения режима насыщения VT4 при закрытых транзисторе VT3 и диоде VD необходимо выполнить условие:

б4·В4 ≥ Iкн = n·I0вх нагр

Где: n - число нагрузочных ТТЛ-схем, подключенных к выходу рассматриваемой схемы;0вх нагр - входной ток нагрузочной ТТЛ-схемы.

Положив в данное выражение знак равенства, можно определить нагрузочную способность данной схемы, т.е. максимальное число нагрузочных схем, при котором транзистор VT4 еще работает в режиме насыщения:

maz = Iб4·В4 / I0вх нагр

Состояние VT3 в статических режимах работы схемы, в соответствии с рисунком 3, всегда противоположно состояниюVT4, а следовательно, VT2. При насыщенном VT4 транзистор VT3 закрыт. Диод VD повышает порог отпирания VT3, обеспечивая его закрытое состояние при насыщенном транзисторе VT4. Действительно:

бэ3 = Uкэн2 + Uбэ4 - Uкэн4 - Uд ≈ Uбэ4 - Uд < Uпор3

Так как типичны значения: Uбэ4 = 0,8 В; Uд = 0,7В; Uпор = 0,6В.

Помехоустойчивость ТТЛ-схем по высокому и низкому уровням входного напряжения различны, т.е. U0пом ≠ U1пом.

ТТЛ-схема более чувствительна к помехе U0пом, которая накладывается на сигнал U0вх и вызывает ложное переключение схемы (U0пом < U1пом). Схема, в соответствии с рисунком 3, считается подключенной, если под действием помехи U0пом открываются транзисторы VT2 и VT4, для отпирания которых требуется двойное пороговое напряжение Uпор2 +Uпор4 ≈ 2·Uпор. Тогда условие сохранения первоначального состояния схемы при действии помехи можно записать как:

0вх + U0пом + Uкэн1 ≤ 2Uпор

Откуда найдем:0пом ≤ 2Uпор - U0вх - Uкэн1

Читайте также

Проект волоконно-оптической линии передачи (ВОЛП)
Последнее десятилетие ХХ века характеризуется чрезвычайно быстрым развитием различных, в особенности кабельных, систем и компьютерных технологий, синтез которых положил начало созданию ...

Проектирование двухвходовой КМОП-схемы дешифратора 2 в 4
КМОП (комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник; англ. CMOS, Complementary-symmetry/metal-oxide semiconductor) - технология построения электронных схем. В те ...

Разработка лабораторного стенда Измерение опасных акустических сигналов
Для человека слух является вторым по информативности после зрения. Поэтому одним из довольно распространенных каналов утечки информации является акустический канал. В акустическом канал ...