Структури базових логічних елементів, страница 9

2.3.1 Транзисторно транзисторна логіка.(ТТЛ).

       1 Базовим являється такий логічний елемент, параметри якого найбільш повно хаоактеризують фізичні властивості більшості інтегральних схем даної серії.

Логічним елементом в ТТЛ інтегральних схемах (ІС) є багатоемітерний транзистор (БТ) (рис.2.14). 

2.Інформаційні вхідні сигнали подаються на емітери транзистора по відношенню до загальної шини. При низькому рівні вхідної напруги U_ВХ  на і-му вході відповідний перехід база-еміттер зміщується в прямому напрямку і струм бази І_Б= (Е_К – U_БЕ)/R_Б=І_Е замикається через відповідний еміттерний перехід. Так як напруга колекторного живлення рівняється нулю, то транзистор находиться в режимі насичення і U_ВИХ »0. Якщо кількість входів транзистора більше одного, то незалежно від напруги на них величина струму І_Б

                                       Рис.2.14. не зміниться, що дозволяє невикористовуємі входи залишати розімкнутими, тобто, якщо ми маємо нульовий рівень вхідної напруги на одному вході, то рівень логічних сигналів на решті входів не впливає на рівень вихідного сигналу.

Якщо тепер на обидва входи БТ подати сигнали високого рівня U_ВХ1=U_ВХ2=Е_К, то переходи еміттер-база змістяться в зворотньому напрямку, а перехід база-колектор зміститься в прямому напрямку. Завдяки цьому базовий струм буде протікати через колекторний перехід і на виході появиться напруга                

                       U¹_ВИХ = E_K×R_K/(R_Б + R_К)                                                              (2.17)                                                     

В відповідності до стану  еміттерного і колекторного переходів транзистор знаходиться в інверсному стані в активному режимі. Вхідний струм від джерел інформаційних сигналів буде визначатись зворотнім струмом  емітерних p-n переходів.

Як результат аналізу, знаходимо, що БТ буде реалізовувати логічну операцію І(2І). Але приведений логічний елемент не може самостійно використовуватись, так як рівень логічної одиниці на виході ( див.2.17) елемента нижчий ніж на вході.

Тому, а також з метою забезпечення необхідних динамічних характеристик та перешкодостійкості, БТ використовують разом з ТТЛ ключем з дінамічним

навантаженням (рис.2.6) 3. На рис. 2.15 приведена принципова схема базового ТТЛ логічного елемента. На протязі чверті століття він використовувався в серіях К155, К134 та ряду інших серій з невеликими доповненнями. На входах х₁ – х₃ швидкодіючих схем ТТЛ включаються діоди VD1 – VD3, які часто називають антизвоновими. Вони обмежують амплітуду негативних перешкод, які створюються при pозповсюдженні логічних сигналів в лініях зв’язку, між мікросхемами з-за відбиття на кінцях неузгодженних ліній. Завдяки цим діодам амплітуда перешкоди, що

                                 Рис.2.15.                         попадає на входи БТ буде меншою рівня порогу перемикання. Якщо така перешкода, відбившись від початку лінії і змінивши свою полярність, поступить на вхід логічного елемента, то вона не зможе змінити його стан.

В мікросхемах ТТЛ, розроблених та використовуємих в останні роки (серії К1513, К1533, К531, К553) принципові схеми базових елементів вдосконалені в напрямках підвищення швидкодії, та зменшення потужності. На рис. 2.16. приведена принципова схема базового елемента підвищеної швидкодії (серія К555). Особливість схеми, як видно з рис. 2.16. полягає в слідуючому: 4.

·  багатоемітерний транзистор замі-няється елементом І, виконаним на діодах Шоткі, що виключає затри-мання, які з’явля-лись в попередній схемі за рахунок режиму насичення БТ;

·  в емітері фазоін-версного каскаду (транзистор VT1) розмішується

                                       Рис.2.16.                                    генератор стабільного струму на транзисторі VT2 та резисторах R₄ та R₅. Це дозволяє підвищити швидкодію каскада і всього логічного елемента;