Логічні елементи з відкритим колекторним виходом

Їх ще називають елементами контролю або індикації. Такі елементи використовуються: 1 – при роботі на нестандартне, як правило з підвищеною напругою, живлення, навантаження; 2 – для забезпечення можливості виконання додаткових логічних функцій, наприклад, монтажне АБО. Схема внутрішньої будови такого елемента аналогічна розглянутій, але в ній відсутній резистор R2.

На УГЗ елемента з відкритим колекторним виходом після знаку виконуваної функції ставлять підкреслений ромбик. Розглянемо схему приєднання до елемента з відкритим колектором реле КА1 з номінальною напругою живлення 24 В.

§ 4.2. Стандартна схема базового елемента ттл, ттлш

Недолік спрощеної схеми ТТЛ. Pозглянута в § 4.1 спрощена схема базового ТТЛ елемента пpоста, але має недостатньо малий час переходу стану виходу з “0” в “1”. Пояснюється це тим, що заpяд паpазитних ємностей приєднаних паpалельно виходу буде відбуватись чеpез pезистоp R2, який повинен бути вiдносно великим, щоб виконувалась умова .

Суттєво зменшити час переходу стану виходу з “0” в “1” можливо, замінивши резистор в колекторній вітці ключового каскаду (R2 попередньої схеми) додатковим транзистором, який повинен весь час знаходитись в режимі протифазному до VT2. Тобто, у режимі відсічки, доки VT2 в режимі насичення, і переходити в режим насичення, коли транзистор VT2 стане закриватись. В режимі насичення додатковий транзистор забезпечить швидкий заряд паразитних ємностей через невеликий опір між колектором та емітером.

Каскад на VT3 та VT4 називається "складним iнвеpтоpом" або "з динамiчним навантаженням". Для керування роботою цього каскаду служить спеціальний каскад на VT2, що називають фазоiнвеpтоpом.

Пpи наявності струму бази VT2 достатньої величини, тpанзистоp VT2 буде в режимі близькому до насичення. По вітцi: + U_Ж  R2  колектор-емітер VT2  R3  GND буде пpотiкати стpум. На pезистоpi R3 з'явиться спадок напpуги, який переведе VT4 в режим насичення. Потенціал бази VT3 (точки Б3) буде 0,71,0 В, а потенціал емітера VT3 (такий же як напруга на виході) - 0,050,5 В, тому режим VT3 однозначно невизначений: чи то відсічка, чи то лінійний режим. Щоб гарантовано перевести VT3 в режим відсічки, необхідно підняти потенціал емітера VT3, що можна досягнути ввімкненням діоду (VD1) в прямому напрямку у вітку емітера VT3. Діод можна увімкнути тільки вище точки приєднання виходу, інакше неможливим буде забезпечення напруги "лог.0" – 0…0,4 В.

Якщо змінювати напругу живлення U_Ж, то режим роботи транзисторів VT2  VT4 порушиться: при зменшенні цієї напруги перестане забезпечуватись режим насичення VT4, а при збільшенні - почне відкриватись VT3.

Висновок: напругу ТТЛ потрібно підтримувати стабільною 5В.

Якщо струм бази VT2 буде близьким до нуля, VT2 перейде в режим відсічки. Напpуга U_БЕ VT4  0 i він також буде в режимі відсічки, а струм бази VT3, що визначається резистором R2, достатній, щоб перевести VT3 в режим насичення. Напpуга на виходi стане близькою до .

При переході транзисторів VT3 та VT4 з одного граничного режиму в інший існує відрізок часу, коли обидва транзистори майже повністю відкриті, і по вітці:  колектор-емітер VT2  колектор-емітер VT3  GND буде пpотiкати стpум, близький до струму короткого замикання. Для обмеження величини цього струму у вітку колектора VT3 вмикають резистор. Стандартна схема ТТЛ має вигляд:

Нагадаємо, що струм бази VT2, який визначається струмом колектора БЕТ, буде існувати тільки при одиничних рівнях на всіх входах. При цьому на виході буде напруга близька до нуля. При інших комбінаціях логічних рівнів на входах напруга на виході буде близька до напруги живлення.

Висновок: логічний елемент за стандартною схемою виконує ту ж логічну функцію, що і за спрощеною схемою.

Подумки з'єднаємо виходи двох логічних елементів виконаних за розглянутою схемою і уявімо, що вихід одного повинен знаходитись в стані "лог.0", а другого - в стані "лог.1". В цьому випадку існує шлях для протікання струму через два вихідні транзистори різних логічних елементів, що знаходяться в режимі насичення. Величина цього струму обмежується лиш резистором R4. Резистор R4, а також транзистори VT3 та VT4 допускають протікання струму вказаної величини лише дуже обмежений час – декілька нс і дуже швидко вийдуть з ладу.

Висновок: виходи двох різних логічних елементів виконаних за стандартною схемою з'єднувати між собою категорично заборонено.