Базовый элемент транзисторной логики

34. Базовый элемент транзисторно транзисторной логики

Основой каждой серии цифровых микросхем является базовый логический элемент, на основе которого могут быть созданы устройства, выполняющие любые логические операции.

Обычно в качестве базовых берут элементы И-НЕ или ИЛИ-НЕ.

Рассмотрим элемент И-НЕ транзисторно-транзисторной логики. РИС.50

На входе элемента включен по схеме с общей базой многоэмиттерный транзистор VT1. принцип действия такого транзистора тот же, что и у обычного биполярного транзистора. Единственное отличие заключается в том, что инжекция носителей заряда осуществляется через несколько самостоятельных p-n переходов.

Эмиттеры соединены с общей точкой (корпусом) через диоды VD1, VD3, которые защищают транзистор от случайного попадания на входы 1, 2, 3 напряжения отрицательной полярности. На транзисторе VT1 реализуется входная логика, т.е. выполняется операция И.

Если хотя бы на одном из эмиттеров, т.е. на входах 1, 2 или 3 имеется напряжение низкого уровня (0), то весь ток базы этого транзистора протекает через эмиттерную цепь (через данный эмиттер), а коллекторный ток при этом отсутствует, что соответствует логическому нулю на выходе рассматриваемого каскада. При этом транзистор VT2 второго каскада закрыт и с резистора r3 снимается низкий уровень напряжения, запирающий транзистор VT4. А с коллектора транзистора VT2 снимается высокий уровень, отпирающий транзистор VT3. Через открытый транзистор VT3 протекает ток, который создает на нагрузке R_н напряжение высокого уровня («1»). Если на все эмиттеры транзистора VT1 подать напряжение высокого уровня, то эмиттерные переходы будут закрыты и его базовый ток потечет в коллектор и соединенную с ним базу транзистора VT2. Транзистор VT2 откроется, на резисторе R3 появится падение напряжения, отпирающее транзистор VT4, а уменьшение коллекторного напряжения VT2 вызовет запирание транзистора VT3. Для повышения надежности запирания транзистора VT3 служит диод VD4. Ток через транзистор VT3 прекратится и на R_н устанавливается напряжение низкого уровня («0»).

Из анализа схемы видно, что часть логического элемента, выполненная на транзисторах VT2, VT3, VT4 осуществляет инвертирование сигнала первого каскада. Такая цепь получила название сложный инвертор или сложный ключ.

Поскольку и входной каскад и сложный инвертор выполнены на транзисторах, то такой тип логики получил название транзисторно-транзисторной (ТТЛ).