Базовый элемент 2и-не ттл

Схема двухвходового базового элемента ТТЛ, выполняющего логическую опе­рацию И-НЕ над двумя входными сигналами, показана на рис. 5а.

В схемах элементов И-НЕ состоянием сложного ключа на транзисторах Т3, Т2, Т1 управляет многоэмиттерный транзистор (МЭТ). МЭТ имеет одну базу, один коллектор и несколько отдельных эмиттеров (рис. 5б), каждый из которых может управлять состоянием МЭТ.

МЭТ обычно изготавливается по интегральной технологии в едином корпусе ИМС. В лабораторной работе двухэмиттерный МЭТ собран на транзисторах Т4 и Т5 объединением отдельно коллекторов и отдельно баз обоих транзисторов. На эмиттеры каждого транзистора могут поступать различные входные сигналы.

База МЭТ через R4 подключена к положительному полюсу источника Ек, а коллектор через БЭ Т3 к┴. Таким образом переход БК МЭТ имеет всегда прямое смещение от источника Ек.

Если на все эмиттеры (входы) МЭТ поступает высокий единичный потенциал, превышающий потенциал базы, все переходы ЭБ MЭT закрыты и ток от источника питания Ек через R4 и открытый переход БК МЭТ поступает в базу Т3, вводя Т3 в режим насыщения. МЭТ в этом случае работает в инверсном режиме. Далее, как обычно в сложном ключе, открывается Т1 и закрывается Т2. На выходе элемента И-НЕ - низкий уровень логического 0.

Отметим, что схема будет работать точно так же, если эмиттеры МЭТ свободны (на них не поступает никакой сигнал). Отсюда следует важный практический вывод: обрыв на входе логические ИМC воспринимают как единицу.

В том случае, когда хотя бы один эмиттер имеет низкий нулевой потенциал, переход БЭ МЗТ оказывается открытым. Основной ток от +Ек через К4 и низкоомный переход БЭ замыкается на землю и не поступает в базу Т3. Т3 запирается, Tl также запирается, a T2 открывается. На выходе элемента И-НЕ - высокий уровень логической 1.

Итак, если на входе схемы хотя бы один 0 (тем более несколько) - на вы­ходе логическая 1, и, только если на всех входах единичный уровень - на выходе логический 0, что соответствует функции "И-НЕ".

Следует отметить, что МЭT выполняет логическую функцию "И" над входными переменными. Действительно, если хотя бы один вход МЭТ имеет уровень "О", оба перехода МЭТ открыты и "О" со входа передается на выход, т.е. коллектор МЭТ. Если же все эмиттерные переходы закрыты единичными входными потенциа­лами, то на коллектор МЭТ поступает высокий потенциал уровня "1" от +Ек.

Сопротивление R4 рассчитывается из следующих соображений: коллекторный ток МЭТ является базовым для Т3 и должен обеспечивать его насыщение при Uвх="1". Iб можно рассчитать, задавшись определенным коллекторным током на­сыщения Iкн, коэффициентом усиления В и степенью насыщения S для транзис­тора Т3:

Iк мэт=Iб тЗ=Iкн т3*S/β.

Примем Iкн не более 5 мА, β=βmin=3О и, для уверенного срабатывания схемы, S=5. Тогда Iк мэт=5мА*5/30=0,83 мА. Т.к. МЭТ работает в инверсном режиме, его базовый ток Iб мэт связан с кол­лекторным Iк мэт через незначительный коэффициент усиления инверсного режи­ма Винв:

Iб мэт=Iк мэт/Винв.

Примем Винв=5, а базовый ток будем рассчитывать с десятикратным запасом. Тогда: Iб мэт=0,83мА*10/5=1,7 мА. Если пренебречь сопротивлением открытых эмиттерных переходов Т3 и Т1,

R4=Eк/Iб мэт; R4=5 В/1,7 мА=3 кОм.

В схеме стенда R4 имеет номинал 3-4 кОм.