3 Расчет элемента ттл

Исходные данные для расчета базового элемента ТТЛ.:

- напряжение питания Е_п;

- максимальная потребляемая мощность в статическом состоянии P_п;

- нагрузочная способность по выходу N.

Из принципа действия элемента следует, что наибольшее потребление соответствует высокому уровню напряжения на входе, при котором транзисторы находятся в режимах: VT1 – в инверсном; VT2 и VT4 – в насыщении; VT3 – в активном. При этом от источника питания протекают токи через резисторы R1 и R2, из которых второй является существенно большим. Полагаем, что он определяет общее потребление от источника питания.

Найдем значение этого тока:

.

Тогда сопротивление резистора R2 можно рассчитать по формуле:

.

Выберем из справочника транзисторы малой мощности из условий: максимальное напряжение коллектор эмиттер больше напряжения питания схемы; максимальный постоянный ток коллектора больше тока ; минимальное значение коэффициента усиления по току больше 50 единиц. Для удобства расчетов и реализации схемы все транзисторы целесообразно выбрать одинаковыми.

Рассчитаем ток базы насыщения I_бн(VT2) транзистора VT2:

.

Открывающий ток базы транзистора VT2 найдем с учетом минимального коэффициента насыщения транзистора :

.

Поскольку выполняется равенство , то можно рассчитать сопротивление резистора R1:

.

Рассчитаем ток эмиттера транзистора VT2:

.

Для расчета сопротивления резистора R3 найдем ток через этот резистор:

,

где

– ток базы транзистора VT4. Сопротивление R3 рассчитывается по формуле

.

Расчет резистора R4 производим, исходя из обеспечения работоспособности транзистора VT2 при коротком замыкании на выходе, когда на вход подан низкий уровень напряжения.

Выбираем

,

где – максимально допустимый постоянный ток коллектора транзистора VT3. Сопротивление R4 рассчитывается по формуле

.

Диод VD1 должен быть импульсным и выбирается по максимально допустимому прямому току:

.

В логическом элементе ТТЛ с открытым коллектором отсутствуют элементы R4, VT3, VD1 и, для формирования перепадов выходного напряжения, необходимо подключать внешнюю нагрузку. Нагрузка может быть подключена к источнику питания с повышенным напряжением, что необходимо для питания обмоток электромагнитных реле и различных индикаторов для визуального контроля.

Расчет схем с открытым коллектором, у которых выход объединяется через общий резистор R.

При проектировании схемы элемента ТТЛ с тремя состояниями на выходе базовая схема на рис. 1 дополняется ключом с открытым коллектором на выходе (рис. 2), подключаемым к точке А.

При проектировании схемы элемента ТТЛ с тремя состояниями на выходе базовая схема на рис. 1 дополняется ключом с открытым коллектором на выходе, рис. 2, подключаемым к точке А. Транзистор ключа аналогичен транзисторам базовой схеме.

Расчет резистора R5 производится по формулам:

Построим амплитудную передаточную характеристику (АПХ) рассчитанного элемента ТТЛ, рис. 2.

Для этого рассчитаем ее параметры:

;

;

;

В расчетах можно принять

АПХ строится по точкам излома, порядок определения координат которых показан стрелками на рис. 3.