Основы транзисторно-транзисторной логики (ттл)
Базовый элемент ТТЛ с простым инвертором.
Базовый элемент ТТЛ со сложным инвертором.
В элементе ТТЛ многоэмиттерный транзистор ВТ1 включен на входе. Данный элемент выполняет операцию И-НЕ, поэтому возможны две ситуации:
На всех входах логического элемента действует логическая единица.
Хотя бы на одном из входов присутствует ноль.
В первом случае на выходе элемента должен формироваться низкий уровень напряжения, соответствующий логическому нулю.
Во втором случае высокий уровень логической единицы. При подаче единицы на все входы логического элемента ко всем эмиттерам приложены высокие уровни напряжения, что вводит транзистор в инверсное включение. Переход база-коллектор смещается в прямом направлении. Токи в эмиттерах инверсно включенного многоэмиттерного транзистора малы, следовательно ток коллектора приблизительно равен току базы. Этот ток втекает в базу транзистора ВТ2, насыщает его и обеспечивает низкий уровень логического нуля на выходе.
Если хотя бы на одном из входов транзистора ВТ1 появится низкий уровень напряжения, соответствующий логическому нулю, то соответствующая этому входу транзисторная структура транзистора ВТ1 включится нормально, т.е. эмиттерный переход сместится в прямом направлении. В коллекторе появится ток, протекающий временно. Он запитает транзистор ВТ2 и исчезает по окончанию процесса запирания, оставляя в базе транзистора ВТ2 лишь малый ток статического режима. Т.е., многоэмиттерный транзистор ВТ1 оказался в насыщении при практически нулевом токе коллектора, что и обеспечивает запирание транзистора ВТ2, к базе которого будет приложено низкое напряжение логического нуля, а на коллекторе сформируется высокий уровень логической единицы.
Для повышения нагрузочной способности элементов и быстрого перезаряда нагрузочной емкости к схеме добавляют сложный выходной каскад. В цепь эмиттера транзистора ВТ2 включается резистор Р2 и образуется каскад с двумя противофазными выходами. Данный выходной каскад не изменяет функцию, которую выполняла схема (т.е., по прежнему И-НЕ), но обеспечивает ее малое выходное сопротивление в любом состоянии.
При нулевом состоянии насыщен транзистор ВТ4, при единичном он заперт, а ВТ3 работает как эмиттерный повторитель.
Диод вводится в схему для согласования потенциалов при запирании транзистора ВТ3.
При проектировании цифровых устройств на элементах ТТЛ возникают следующие проблемы:
-
проблема режима использования входов
элементов
- проблема влияния сквозных токов
- условие передачи сигналов
Если используются не все входы элемента, с точки зрения логики, верными будут следующие варианты:
- оставление неиспользуемых входов свободными
- подключение неиспользуемых входов к используемым
- подача на неиспользуемые входы единичных сигналов
Наиболее предпочтительный вариант последний. Удобнее всего подавать неиспользуемые входы через защитный резистор напряжения питания. Также при монтаже микросхем следует предусмотреть фильтрацию напряжения питания.