3.2.3 Транзисторлы-транзисторлық логикалы-ттл сұлбасы.

3.2.3.1 Қарапайым инверторлы транзисторлы-транзисторлық логикалы ттл сұлбасы.

Т ранзисторлы-транзисторлық  логикалы сұлбасы  (3.10 суретті қара) – ДТЛ  дамыту нәтижесі  болып табылады. Диодтар матрицасы көп эмиттерлік транзистормен (КЭТ) алмастырылады. Бұл диодтың  қисындық сұлбалар мен транзисторлық  күшейткішті  біріктіретін  интегралдық аспап.

КЭТ  бірнеше эмиттерлерден тұрады,  олар өзара әсерлесуі  болмайтындай етіп  орналастырылады.

3.10 сурет

 

КЭТ  микросұлбалардың  тез әсер  етуін  арттырады және  оларды дайындау   технологиясын жетілдіреді.  КЭТ  интегралдық  сұлбатехника  сатысында  құрастырылғандықтан, ТТЛ үйлесімдігі  дискреттік  құраушыларда болмайды.

ТТЛ потенциалдық  элементке жатады. ЭЕМ  сұлбалары  құрастырған кезде  олар потенциалдық  байланыстар негізінде байланысады, яғни  конденсаторлар  және  трансформатор.

Қисындық 1 кернеуі  U¹ = 2,4 В қисындық  нөл кернеуі  U⁰ < 0,4 В.

3.10 суретте  VD₁…VD₃ диодтары  КЭТ эмиттерлік  өткелдерімен, ал   D_СМ1, D_СМ2 –  КЭТ-тің коллекторлық  өткелдерімен  ауыстырылған. Сонда  Е_ығ  және R₂    қажеттілігі болмай қалады.

ТТЛ базалық  элементі,  ДТЛ  сияқты  ЖӘНЕ-ЕМЕС қисындық  операция  орындайды. Сигналдың төменгі  деңгейінде  (қисындық 0)   көпэмиттерлік  транзистор КЭТ  кірістері  активті  инверсорлық  режимде  жұмыс істейді (эмиттерлік өткел кері  бағытта, ал  коллекторлық өткел- тура бағытта  ығысқан), VT₁ қанығу күйінде болады. Сұлбаның  шығысында  сигналдың деңгейі төмен, яғни  нөл.

Осында  айтылған  ТТЛ  базалық  элемент,   ықшамдалған  дайындау  технологиясына  қарамастан,  төмен бөгет  тұрақтылығына  сыйымдылық  жүктемеге  жұмыс  жасаудағы  аз  тез әсерлі  байланысты  кеңінен   қолданыла алмай келеді. 

Төменгі  жүктемелік  қабілеттілік немесе аз байланысу  коэффициенті  төмендегідей түсіндіріледі. VT₁  транзисторы  жабық  болған кезде, R₂  арқылы  жүктеме  элементтерінің  кіріс  токтары   жүреді және олар  көп  болса R₂ коллекторлық  жүктемеде   кернеудің  түсуі өседі.  VT₁ коллекторындағы    кернеу  азаяды, яғни   жоғарғы  қисындық  деңгей мәні, сұлба жұмысы  бұзылады. Сондықтанда  күрделі  инверторлы ТТЛ  қолданылады

3 .2.3.2 Күрделі инверторлы ттл сұлбасы тл сұлбасы (3.11 суретті қара) екі бөліктен тұрады:

а) КЭТ  көпэмиттерлік  транзистор мен  R₁ резисторын  ЖӘНЕ  конъюнкторына  қосатын. ЖӘНЕ  сұлбасы –ден 8-ге дейінгі  кірістерге  ие болуы мүмкін (кірістер санын көбейту ТТЛ қисындық  мүмкіндіктерін кеңейтеді);           

 

                    3.11 сурет

 

б) VT₁, VТ₂, VТ₃, VD, R₂, R₃, R₄  кіретін ЕМЕС инверторы.

 

Өз кезегінде күрделі  инверторды   фаза ыдыратушы   каскад пен шығыс   күшейткішінен тұрады деп  қарастыруға болады.

Фазаыдыратушы  немесе  фазатерістейтін  каскад (VT₁, R₂, R₃  тұратын) VТ₂ және VТ₃  транзистоларын  басқару  үшін  қажет.  VТ₁   транзисторы  қайта қосу  табалдырығын арттырады, ТТЛ бөгет  берілетінін  өсіреді.

Шығыс күшейткіші  (VТ₂, VТ₃, VD, R₄) эмиттерлік  қайталағыш  болып табылады.   Құрама  транзистор немесе  Дарлингтон жұбы  болып табылады. Сұлбаның  статикалық жұмыс режимінде VT₃  транзисторы VT₁  күйін  қайталайды. VT₁  жабылған кезде VT₃ транзистор  базасы  R₃ резисторы  арқылы  корпусқа  қосылады,  осымен  VT₃  жабық күйі  қамтамасыз етіледі.

VТ₂ транзисторы  қанығуда  және торда  жұмыс істеуі  мүмкін. Оның  сұлбаның  статистикалық  режиміндегі күйі  VT₃  күйіне,  осыдан VT₁  әрқашан  қарама-қарсы  болады.   VT₃   қанығу транзисторында, VT₂транзисторы  жабық  және керісінше  VТ₂, VТ₃ транзисторлары  екітактылы  қуат  күшейткіші  ретінде  бола алады

ДVD диоды  VТ₃  ашық  болған кезде VТ₂ секілді жабу  үшін  жұмыс істейді. VT₂  секілді жабу  үшін  жұмыс істейді. VТ_2-нің тірелу табалдырығын арттыра отырып, ол    VT₃  қанығу транзисторында  оның жабық күйін қамтамасыз етеді.

 Шындығында:

U_БЭ2 = U_КЭН1 + U_БЭ3 – U_КЭН3 – U_VD ≈ U _БЭ3 - U_VD < U_таб2, U_БЭ = 0,7 В; U_КЭ=0,3 В; U_VD = 0,7 В; U_таб = 0,6 В.

U_БЭ2 = U_Б2 ‑ (U_D+U_КЭ3) = U_КЭ1+U_БЭ3 – U_VD ‑ U_КЭ3 = 0,3 + 0,7 ‑ 0,7 ‑ 0,3 = 0.

Егер VD болмаса  U_БЭ2 = U_КЭ1 + U_БЭ3 ‑ U_КЭ3 = 0,7 В, осы кезде  VТ₂ ашық.

U_БЭ2 = U_Б2 ‑ U_Э2 = (U_КЭ1+U_БЭ3н) ‑ (U_КЭ3н+U_D) = 0.

Егер VT₁қаныққан болса, онда  VT₃ базасы арқылы

I_Б3 = I_Э1 – I_R3 = [(E_К ‑ U_КЭН1 – U_БЭ3)/a₂·R₂] – (U_БЭ3/R₃).

VT₂ транзисторы мен  VD диоды  жабық болғанда  VT₃  қанығу  режимін   қамтамасыз ету үшін  мына  шартты орындау керек

I_Б3·В₃ ≥ I_КН = n·I⁰_{КІР НАГР,}

мұнда В –  үлкен  сигнал режимі  кезіндегі  токты  жеткізу коэффициенті;

n – қарастырылған сұлбаның  жүктемелік ТТЛ схемаларының саны;

I⁰_{КІР Жүкт} – жүктемелік  ТТЛ-сұлбасы.

Осыдан берілген сұлбаның  жүктемелік қабілеттілігін  анықтауға мүмкін  болады, яғни  VT₃ транзисторы  әлі де  қанығу  режимінде  жұмыс істей алатын жүктемелік сұлбалардың максимал саны:

N_{ЕҢ ҮЛКЕН}  = I_Б3·В₃ / I⁰_{кір жүкт}.

R₄ резисторы мыналар үшін қажет:

а) шығыста  қысқа  тұйықталу болған жағдайда VТ₂ және VD қорғау;

б) сұлба қисындық  нөлден  қисындық бірге  қайта қосылған кезде   VТ₂ коллекторлық токты шектеу, VT₁  қабылдағаннан соң VT₂ транзисторы  VT₃ қанығу  режиімнен  шығуы үшін  базадағы тиекті  емес  тасымалдаушылар тұтылу үшін  біраз уақыт қажет болады. Нәтижесінде, біраз уақыт өткеннен кейін, екі транзистор  VT₂ және VT₃ ашылады да, Е_к, VT₂, VD және VT₃,  элементтерінен тұратын  тізбектен  Е_к,  қуат   көзінен   тұтынатын ток  жүреді, және қуат  шинасында  бөгет  импульсы  пайда болады. Бөгет   амплитудасын  шектеу  үшін  бірнеше  ондаған  омға тең  R₄, резисторы қойылады.

ТТЛ  сұлбасы  төмендегідей  жұмыс істейді. Егер де  шығыстардың  ең болмағанда  біреуі де  U⁰_кір  кернеудің  төмен  деңгейі  болса, эмиттерлік  өткел  жабылады да  ток  жүреді, +Е_К –дан R_1,   арқылы  база эмиттер арқыл, база эмиттер арқылы әсерге кетеді. МЭТ  колекторлық өткелі кері бағытта ығысқан  (МЭТ активті режимде).  База тогы  I_Б1 = 0,  осыдан VT₁  транзисторы жабылады. VT₁ коллекторында  U_К1 = Е_К.   VT₁ эмиттерінде  U_Э1 = 0 болады.

VТ₂ транзисторы  R₂ резисторы арқылы табылады. Себебі, U_Б3 = U_Э1 = 0, онда транзистор  VT₃  жабық және  U_шығ= U¹_шығ.

Егер де ТТЛ транзисторлардың кірістерінде МЭТ эмиттерлік өткелдері жабылса, база потенциалы өседі, МЭТ коллекторлық өткелі тура бағытта ығысады. МЭТ активті – инвессорлық режимде жұмыс істейді. VТ₁ және VТ₃ транзисторлары қаныққан және ашық.  VТ₂ транзисторы және VD диоды жабық. Содан, ТТЛ және –емес операциясын орындайды, яғни Шеффер элементі U_ВЫХ = U⁰ = 0 болып табылады.  ТТЛ сұлбаларының тез әсер етуі транзисторларды қосу кезіндегі өткелдік үрдістермен, сондай-ақ жүктемелік сұлбаларының паразиттік қорытқы сыйымдылығы Сж  зарядымен анықталады.

Қарапайым инвенторлы ТТЛ сұлбасында (3.17 суретті қара). Сж сыйымдылық заряды коллекторлық резистор R₂ арқылы үлкен тұрақты уақытпен өтетіндіктен сұлбаның тез әсер етуін нашарлатады.

Күрделі инвенторлы ТТЛ сұлбасында жүктемелік сыйымдылықтың заряд тұрақтысы едәуір төмендейді, себебі Сн сыйымдылық транзисторларының шығыс кернеуі арқылы VT₃ (R_шығ3 << R₂) эмиттерлік қайталағыш сұлбасында зарядталады. Осының есебінен тез әсер ету жоғарылайды.

3.2.3.3  ТТЛ сұлбаларының түрлері.

Сондай-ақ тәжірибеде ТТЛ  сұлбаларының әртүрлері кеңінен қолданылады:

а) Үш шығыс күйі ТТЛ сұлбаларын қуат көзінің токты көп тұтынуына байланысты шығыстары бойынша біріктеруге болмайды. Сондай-ақ шығыс сигналы қисындық тұрғыдан анықталмаған болып келеді.

Бірақ кей кезде (мысалы екі бағыттың ақпараттық шиналарда құрастыру кезінде) шығыстарды біріктіруге тура келеді. Ол үшін үшінші  (жоғарыимпедансты) шығыс күйлері пайдаланылады.  

 

  ТТЛ базалық сұлбасына (3.11 суретті қара) қосымша  R₅ резисторы және VТ₄ транзисторы жалғанған (3.12 суретті қара). Z кірісіне төменгі деңгейлі кернеу  U_Z = U⁰_ВХ, берген кезде, VТ₄ жабық және ТТЛ жұмысына әсер етпейді. Сұлба шығысында кіріс сигналдары байланысты 1 немесе 0 болады.

 VТ₄  кірісіне  U_Z = U¹_ВХ  жоғарғы  деңгей берілсе  VТ₄ транзисторы қанығуға кіреді. Бұл VТ2. және VТ₃ жабылуын қамтамасыз етеді.  ТТЛ толығымен жүктемеден ажыратылады, яғни тұтынбайды және ток бермейді. Бұл күй U_А және U_В кіріс сигналдарына тәуелсіз болады. Осы сұлбаларды шығыстары бойынша бір ортақ жүктемеге       

                         3.12 сурет                      біріктіруге болады және кез келген

 

уақыт мезетінде жүктеме кез келген элементпен жұмыс істеуі керек, ал қалған элементтер үшінші күйде болулары қажет.

б) Шоттки транзисторларымен ТТЛ сұлбасы.

ТТЛ-сұлбаларының тез әсер етуін арттыру үшін базалық элемент сұлбасындағы кәдімгі транзисторлардың орнына активті режимде жұмыс істейтін Шоттки транзисторлар қолдануға болады. Осыған байланысты сұлба транзисторларының қайта қосылу уақыты транзистор базасында оның жабылуы кезінде заряд тасымалдаушылардың тұтылу уақытын шегеріп тастау есебінен қысқарады. ТТЛ қисындық микросұлбалары Шоттки транзисторлары базасында орындалған ТТЛ микросұлбалары ТТЛШ сұлбалары деп аталады; в) ашық коллекторлары ТТЛ сұлбасы ашық коллекторлары ТТЛ сұлбасы сыртқы орындалатын және индикаторлық аспаптар мен қисындық сұлбаларды, мысалы жарық диодтың индикатормен, қыздыру шамдарымен, реле орамдарымен және т.б. үйлестіруге арналған.

Оның алдыңғы қарастырылғаннан айырмашылығы шығыс қуат күшейткіш меншікті емес жүктеме резисторынсыз біртактылы сұлба бойынша орындалғаны болып табылады.

 

Осындай элементтің қағидалы сұлбасы 3.13-суретте келтірілген. Осы

берілген элементте сол сияқты сызықты емес коррекция тізбегі де болмайды. Бұл элементтің қисындық аспап шығысында орнатылуына және оған аз дәрежеде сигналдық кванттау талаптары қойылуына байланысты болады. Көбінесе сұлбаның VT₂

шығыс транзисторы жай элементке қаағанда коллекторлық ток пен кернеудің рұқсат етілген үлкен мәндерімен орындалады.

МЭТ қорғау қауіпті кіріс кернеуінің теріс түсулерінен сақтау үшін ТТЛ-ге элементтер мен жер арасына қосымша диодтар қосылады (3.13-суретте  VD₁ және VD₂   көрсетілген).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.13 сурет