2.2.3.3 Схема ттл с расширителем по или

Б ольшинство серий интегральных микросхем ТТЛ строится на основе базового элемента со сложным инвертором. Для расширения функциональных возможностей ТТЛ используется расширитель по ИЛИ (рисунок 2.19,а), который представляют собой часть структуры ТТЛ и подключается к точкам 1 и 2 элемента (рисунок 2.19,б). Полученная схема реализует функцию И-ИЛИ-НЕ. На выходе схемы устанавливается логический нуль, если на всех входах МЭТ и МЭТ^* логическая единица. При всех остальных комбинациях сигналов на входах схемы выходное напряжение соответствует логической единице.

2.2.3.4 Схема ттл с коррекцией передаточной характеристики

Передаточная характеристика ТТЛ (рисунок 2.20) U_ВЫХ = f(U_ВХ) снимается следующим образом.

На один из входов ТТЛ (рисунок 2.18) подается напряжение, которое повышают от нуля до значения логической единицы U_ВХ = 0  U¹, на все остальные входы подается высокий уровень U¹.

Характеристику можно условно разбить на четыре участка.

Участок ab: при U_ВХ < U⁰_ВХ = 0.7В, МЭТ открыт, VТ₁, VТ₃ – заперты,

U¹_ВЫХ = Е_К ‑ U_R2 ‑ U _БЭ2 ‑ U_VD = (5 ‑ 0 – 0,7 – 0,7) В = 3,6 В.

У часток bc: U_ВХ  0,7 В, МЭТ переходит в активно-инверсный режим. Транзистор VТ₁ отпирается, VТ₃ пока заперт. Растет напряжение

U_Э1 = U_Б1 ‑ U_БЭ1, течет ток через R₂ и R₃.

Так как R₂  R₃ и, следовательно, коэффициент усиления К1, U_К1 уменьшается на столько же, на сколько растет U_Э1.

U_ВЫХ = U_К1 ‑ (U_БЭ2 + U_VD). Так как U_К1 уменьшается, то U_ВЫХ уменьшается с той же скоростью, что и U_К1.

Участок cd: U_ВХ = 1,4 В.

U_ВХ = (U_БЭ1+U_БЭ3 ‑ U_{КЭ МЭТ}), U_БЭ3 = 0.7 В. Отпирается транзистор VТ₃. Транзисторы VТ₁ и VТ₃ в активном режиме (К>>1). Растет I_Э1 и I_Б3. Транзистор VТ₃ входит в насыщение. U_ВЫХ уменьшается до U⁰ (логического нуля). VT₂ заперт.

У часток de: транзистор VТ₂ заперт, VТ₁, VТ₃ насыщены, МЭТ в активно- инверсном режиме.

Из-за наличия участка bc (рисунок 2.20) у ТТЛ низкая помехозащищенность. Для устранения наклонного участка bc в схему ТТЛ вводится корректирующая цепочка R₅, VT₄, R₃ (рисунок 2.21).

При 0.7 < U_ВХ < 1.4 В эмиттерный переход VТ₁ хотя и отпирается, но токи I_К1 и I_Э1 не протекают пока не отопрется VТ₄. При U_ВХ = 1,4 В транзистор VТ₄ отпирается, VТ₃ также отпирается и на выходе будет низкий уровень напряжения U⁰_ВЫХ (логический ноль). Характеристика спрямляется, схема более помехоустойчива.

2.2.3.5 Разновидности схем ттл

а) Схема ТТЛ с тремя состояниями выхода

Схемы базовых ТТЛ нельзя объединять по выходам из-за потребления большого тока от источника питания, а также, так как логически неопределен уровень выходного сигнала.

Но иногда (например, при разработке двунаправленных информационных шин) необходимо объединять выходы. Для этого служат ТТЛ с третьим (высокоимпедансным) состоянием выхода.

В базовую схему ТТЛ (рисунок 2.18) дополнительно включены резистор R₅ и транзистор VТ₄ (рисунок 2.22). При подаче на вход Z низкого уровня на пряжения U_Z = U⁰_ВХ, VТ₄ заперт и не влияет на работу ТТЛ. На выходе схемы в зависимости от входных сигналов или 1 или 0.

При подаче на вход VТ₄ высокого уровня U_Z = U¹_ВХ транзистор VТ₄ входит в насыщение. U_К4 = 0. Это обеспечивает запирание VТ₂ и VТ₃. ТТЛ полностью отключается от нагрузки, т.е. не потребляет и не отдает ток. Это состояние не зависит от входных сигналов U_А и U_В. Эти схемы можно объединять по выходам на одну общую нагрузку, и в любой момент времени нагрузка должна обслуживаться любым элементом, и остальные элементы должны находиться в третьем состоянии.

б) Схема ТТЛ с транзисторами Шоттки

Повысить быстродействие ТТЛ-схем можно, применив в схеме базового элемента, вместо обычных транзисторов транзисторы Шоттки, работающие в активном режиме. Тем самым сокращается время переключения транзисторов схемы за счет исключения времени рассасывания носителей заряда в базе транзистора при их запирании. Логические микросхемы ТТЛ, выполненные на базе транзисторов Шоттки, называются микросхемами ТТЛШ.

в) Схема ТТЛ с открытым коллектором

С хема ТТЛ с открытым коллектором предназначена для согласования логических схем с внешними исполнительными и индикаторными устройствами, например светодиодными индикаторами, лампочками накаливания, обмотками реле и т.д. Его отличие от ранее рассмотренного заключается в выполнении выходного усилителя мощности по однотактной схеме без собственного нагрузочного резистора. Принципиальная электрическая схема такого элемента приведена на рисунке 2.23. В данном элементе также отсутствует цепь нелинейной коррекции. Это связано с тем, что элемент ставится на выходе логического устройства и к нему в меньшей степени предъявляются требования квантования сигнала. Обычно выходной транзистор VT₂ схемы выполняется с большими допустимыми значениями коллекторного тока и напряжением, чем обычный элемент.

Для защиты МЭТ от опасных входных отрицательных перепадов напряжения в ТТЛ между эмиттерами и землей включаются дополнительные диоды (на рисунке 2.23 VD₁ и VD₂).