Логічний елемент – це електронний пристрій, що реалізує одну з логічних операцій. Логічні елементи являють собою електронні пристрої, у яких оброблювана інформація закодована у вигляді двійкових чисел, відображуваних напругою (сигналом) високого і низького рівня. Термін «логічні» прийшов в електроніку з алгебри логіки, що оперує зі змінними величинами і їхніми функціями, що можуть приймати тільки два значення: «істинно» чи «хибно». Для позначення істинності та хибності висловлень використовують відповідно символи 1 чи 0. Кожна логічна перемінна може приймати тільки одне значення: 1 чи 0. Ці двійкові змінні і функції від них називаються логічними змінними і логічними функціями. Пристрої, що реалізують логічні функції, називаються логічними чи цифровими пристроями.
Таблиця 1.
Транзисторно-транзисторна логіка (ТТЛ, TTL) - різновид цифрових логічних мікросхем, побудованих на основі біполярних транзисторів і резисторів. Назва транзисторно-транзисторний виникло через те, що транзистори використовуються як для виконання логічних функцій ( І, АБО,НЕ), так і для посилення вихідного сигналу (на відміну від Резисторно-транзисторної і діод-транзисторної логіки).
Найпростіший базовий елемент ТТЛ виконує логічну операцію І-НЕ, в принципі повторює структуру ДТЛ мікросхем і в той же час за рахунок використання многоеміттерного транзистора, об'єднує властивості діода і транзисторного підсилювача, що дозволяє збільшити швидкодію, знизити споживану потужність і вдосконалити технологію виготовлення мікросхеми.
ТТЛ набула широкого поширення в комп'ютерах, електронних музичних інструментах, а також в контрольно-вимірювальній апаратурі і автоматиці (КВП). Завдяки широкому розповсюдженню ТТЛ вхідні і вихідні ланцюги електронного обладнання часто виконуються сумісними по електричним характеристикам з ТТЛ. Максимальна напруга в схемах з ТТЛ може досягати 24В, однак це призводить до великого рівня паразитного сигналу. Досить малий рівень паразитного сигналу при збереженні достатньої ефективності досягається при напрузі 5В, тому дана цифра і увійшла в технічний регламент ТТЛ.
Важливість ТТЛ полягає в тому, що ТТЛ-мікросхеми виявилися більш придатні для масового виробництва і при цьому перевершували за параметрами раніше випускалися серії мікросхем (Резисторно-транзисторна і діод-транзисторна логіка).
Рисунок 1.- Спрощена схема елемента 2І-НЕ
Принцип роботи ТТЛ з простим інвертором:
Біполярні транзистори можуть працювати в режимах: відсічення, нормально активний, инверсно активний і насичення. У инверсно активному режимі емітерний перехід закритий, а колекторний перехід відкритий. У інверсному режимі коефіцієнт підсилення транзистора значно менше, ніж у нормальному режимі, через несиметричного конструктивного виконання переходів база-колектор та база-емітер. При нульовому рівні на якому вході многоеміттерного транзистора VT1 (на спрощеній схемі - ліворуч) він працює в нормальному режимі і формує на базі VT2 потенціал близький до нуля. У цьому стані неосновні носії з бази VT2 розсмоктуються не тільки через колектор, але і через відкритий VT1.
Якщо нуль подається на один із входів VT1, то спостерігається максимальний вхідний струм I = (E-0, 7) / R1. У цьому випадку через інші емітерний переходи може спостерігатися паразитний струм. Якщо на всі входи надходить рівень логічної одиниці, то VT1 виявиться інверсно-включеним, струм R1 тече через колектор VT1 в базу VT2, на виході формується нуль.
Якщо резистор R2 не використовується, то ми маємо справу з елементом з відкритим колектором, у якого в умовному позначенні використовується додатковий символ.
Рисунок 2. - Логічний елемент 3І-НЕ в серії мікросхем 74LS (К155)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.