14 Базовый элемент ттл логики

Технология ТТЛ основана на биполярных структурах. Базовый элемент ТТЛ представляет собой схему, содержащую один многоэмиттерный транзистор и четыре биполярных (см. рис. 6.4), это логическая схема 2И-НЕ.

В многоэмиттерных транзисторах ток протекает через эмиттер, имеющий самый низкий потенциал.

Рассмотрим несколько режимов работы логической схемы 2И-НЕ (рис.6.4):

1. (входы и соединяются с общим проводом).

На базу VT1 через R1 подается положительное напряжение питания, VT1 открыт, сопротивление участка коллектор-эмиттер VT1 равно 0 Ом. База транзистора VT2 через малое сопротивление перехода коллектор-эмиттер VT1 соединяется с общим проводом, VT2 закрыт, ток через эмиттер VT2 не протекает. Падение напряжения на R4 отсутствует и, как следствие, VT4 тоже закрыт. На коллекторе VT2 напряжение близкое к . VT3 открыт и создается путь протекания тока от источника питания, через R5, открытый переход коллектор-эмиттер VT3, VD1 и . На сопротивлении выделяется положительное напряжение. В зависимости от соотношения и R5 напряжение на выходе не должно быть больше значения 2,4 В, когда открыт VT3, то есть при .

2. выходы и подключены к шине +5 В.

Так как на базе и эмиттерах VT1 одинаковый потенциал +5 В, то VT1 закрыт, сопротивление VT1 велико. Открыт переход база-коллектор VT1, который работает, как диод. Ток от источника протекает через R1, переход база-коллектор VT1 и R2, создавая достаточное для отпирания VT2. VT2 открыт, через него протекает ток, создающий падение напряжения на R4, достаточный для отпирания VT4. VT4 открыт, сопротивление коллектор-эмиттер VT4 стремится к 0. Напряжение на коллекторе VT2:

В;

Для отпирания транзистора VT3 на его базу нужно подать напряжение больше чем , то есть больше 1,4 В. Сравнивая и требуемое для отпирания VT3 напряжение, можно сделать вывод, что VT3 закрыт и .

3. ; .

VT1 открыт и все соответствует пункту 1.

4. Если входы элемента ТТЛ никуда не подключены – это равносильно подаче на его входы логической 1.

15. Элемент с открытым коллектором

Если в схеме базового элемента исключить опять элементы R5, VT3 и VD1, то получим схему с открытым коллектором (рис. 6.5).

Рисунок 6.5 – Обозначение элемента

Чтобы такая схема сформировала на выходе 0 и 1 нужно включать между входом и источником питания. В этом случае схема работает, как рассмотренный ранее базовый элемент ТТЛ.

Рисунок 6.6 – Схема подключения реле

Схему с открытым коллектором можно использовать для подключения элементов индикации, реле и других нагрузок, которые требуют питания >5 В.

16. Схема с тремя состояниями на выходе

Рисунок 6.7 – Схема 2И-Не с тремя состояниями на выходе

Рассмотрим варианты работы схемы при различной нагрузке на вход z:

Если , то VT5 закрыт, не влияет на работу схемы и элемент работает, как схема 2И-НЕ.

Если , то VT5 открыт, открыт VT1, , VT2 закрыт, VT4 тоже закрыт. Напряжение на коллекторе VT2 равно В, что недостаточно для отпирания транзистора VT3 (нужно ≥1,4 В). Таким образом, выход оказывается изолирован от внутренней части схемы закрытыми транзисторами VT3 и VT4. Это и есть третье состояние.