Основи схемотехніки ттл (транзисторно-транзисторної логіки)

Рис. 49. Приклади ТТЛ-схем

Основний елемент ТТЛ схем – це багатоемітерний транзистор (БЕТ).

При переході від схем ДТЛ до схем ТТЛ вхідний блок, який реалізує функцію «І» (R₁→D₁→D₂ плюс діоди зміщення), змінюється на БЕТ.

При цьому вхідний транзистор працює як в прямому так і в інверсному режимах, причому вхідний транзистор завжди відкритий, тобто на базу завжди потрапляє струм (через опір R_б). Якщо хоча б на одному з емітерів низький рівень, то транзистор працює в прямому режимі, тобто струм потрапляє на базу та проходить через перехід БЕ, так як цей перехід має пряме зміщення (відкритий). Якщо ж на всі емітери подаються високі рівні, то транзистор працює в інверсному режимі, так як переходи БЕ мають зворотне зміщення, а переходи БК − пряме. В інверсному режимі колектор та емітер як би змінюються місцями, причому коефіцієнт підсилення при інверсному включенні близький до одиниці.

Інтегральні схеми (ІС) ТТЛ розповсюджені як елементна база ЕВМ. Існують наступні різновиди ІС ТТЛ: стандартної або середньої швидкодії (СТТЛ), малопотужні (МпТТЛ), потужні (ПТТЛ). Крім цього близькими за параметрами є схеми з діодами Шоткі (ТТЛШ).

Напруга живлення для схем 5В±10%. Всі перелічених типи мають спільні вхідні та вихідні рівні.

Принцип роботи опускаємо.

Для зручності розглянемо перемикання логічного елемента, до входу підключено перемикач S, яким можна керувати (двигун, який може займати два положення H або L).

В положенні H на вхід надходить високий рівень, який дорівнює E, в положенні L − низький рівень схемної землі.

Якщо на вхід подати низьку напругу, то з’явиться вхідний струм I⁰_вх, який буде протікати по колу E→R_б→БЕ→контакт L_S-земля. Величина цього струму .

У швидкодіючих та економічних ІС ТТЛ опір резистора R_б відрізняється на порядок. Перехід БК відкритися не може (при подачі низького рівня), так як на ньому немає надлишкової напруги більш ніж 0,7 В. Напруга на виході дорівнює логічному «0».

Якщо кількість входів, на які подається логічний «0», збільшити, то, як правило, струм, який протікає через R_б, не змінюється, але при цьому на виходах ми маємо струм менший за I⁰_вх max. Якщо нульовий рівень хоча б на одному вході БЕТ, то значення рівня на інших входах не впливає на вихідний сигнал.

Переведемо двигун перемикача S в положення H, тобто подамо на вхід високий рівень (на всі входи). Тоді перехід БЕ БЕТ буде мати зворотне зміщення. Струм через R_б від джерела потрапляє на перехід БК, потім на R_н і на землю. На колекторі з’являється напруга високого рівня. При цьому БЕТ має інверсне включення з коефіцієнтом близьким до 1.

Дана схема реалізує логічну функцію «І».

Для отримання інвертуючого елемента, який реалізує функцію «І-НЕ», необхідно до БЕТ T₁ додати ключовий транзистор T₂. При подачі на емітер T₁ високого рівня струм потрапляє через T₁ на базу T₂, T₂ переходить в режим насичення і вихідний низький рівень напруги знімається з колектора T₂, причому U_вих = U_КЕн T2 = L. При подачі на вхід низького рівня T₁ має пряме зміщення, на базу T₂ струм не потрапляє і на виході встановлюється високий рівень.

Розглянутий інвертор виконаний на T₂ є простим інвертором, як правило така схема використовується в ІС з відкритим колектором (немає навантаження на колекторі).

Недоліком простого інвертора є низька навантажувальна здатність (як в закритому, так і в відкритому стані).