26052

Транзисторно-транзисторная логика ТТЛ)

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

нас RБ достаточный для того чтобы транзистор находился в режиме насыщения. В результате увеличится ток базы VT2 который будет протекать от источника питания через резистор Rб и коллекторный переход VT1 и транзистор VT2 перейдёт в режим насыщения.нас=U0 транзистор VT2 в насыщении. 0 многоэмиттерный транзистор VT1 находится в режиме насыщения а транзистор VT2 закрыт.

Русский

2013-08-17

17.7 KB

35 чел.

13. Транзисторно-транзисторная логика(ТТЛ)

Элементы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) составляют базу микросхем среднего и высокого быстродействия. Разработано и используется несколько вариантов схем, имеющих различные параметры.

Рисунок 11 Логические элементы И-НЕ с простым а) и сложным б) инвертором

ТТЛ элемент И-НЕ с простым инвертором

В состав такого элемента входит многоэмиттерный транзистор VT1 (рисунок 11,а), осуществляющий логическую операцию И и транзистор VT2, реализующий операцию НЕ.

Многоэмиттерный транзистор (МЭТ) является основой ТТЛ. При наличии на входах схемы т.е. эмиттерах МЭТ сигнала U0=UКЭ.нас эмиттерные переходы смещены в прямом направлении и через VT1 протекает значительный базовый ток IБ1=(E–UБЭ.нас–UКЭ.нас)/RБ, достаточный для того, чтобы транзистор находился

в режиме насыщения. При этом напряжение коллектор-эмиттер VT1 UКЭ.нас=0,2 В. Напряжение на базе транзистора VT2, равное U0+UКЭ.нас=2UКЭ.нас<UБЭ.нас и транзистор VT2 закрыт. Напряжение на выходе схемы соответствует уровню логической «1». В таком состоянии схема будет находиться, пока хотя бы на одном из входов сигнал равен U0.

Если входное напряжение повышать от уровня U0 на всех входах одновременно, или на одном из входов при условии, что на остальные входы подан сигнал логической «1», то входное напряжение на базе повышается и при Uб=Uвх+UКЭ.нас=UБЭ.нас и транзистор VT2 откроется. В результате увеличится ток базы VT2, который будет протекать от источника питания через резистор Rб и коллекторный переход VT1, и транзистор VT2 перейдёт в режим насыщения. Дальнейшее повышение UВХ приведёт к запиранию эмиттерных переходов транзистора VT1, и в результате он перейдёт в режим, при котором коллекторный переход смещён в прямом направлении, а эмиттерные — в обратном (Инверсный режим включения). Напряжение на выходе схемы UВЫХ=UКЭ.нас=U0 (транзистор VT2 в насыщении).

Таким образом, рассмотренный элемент осуществляет логическую операцию И-НЕ.

Простейшая схема элемента ТТЛ имеет ряд недостатков. При последовательном включении таких элементов, когда к выходу элемента подключаются эмиттеры других таких же элементов, ток, потребляемый от ЛЭ, увеличивается, уменьшается напряжение высокого уровня (лог. «1»). Поэтому элемент обладает низкой нагрузочной способностью. Это обусловлено наличием больших эмиттерных токов многоэмиттерного транзистора в инверсном режиме, которые потребляются от ЛЭ транзисторами-нагрузками.

Кроме того, эта схема имеет малую помехоустойчивость по отношению к уровню положительной помехи: U+ПОМ=UБЭ.нас–U0=UБЭ.нас–2UКЭ.нас. Для устранения указанных недостатков используют схемы ТТЛ со сложным инвертором (Рисунок 11,б).

3.2.2 ТТЛ элемент со сложным инвертором

Схема ТТЛ со сложным инвертором (рисунок 11,б) также, как и схема с простым инвертором, осуществляет логическую операцию И-НЕ. При наличии на входах напряжения лог. «0» многоэмиттерный транзистор VT1 находится в режиме насыщения, а транзистор VT2 закрыт. Следовательно, закрыт и транзистор VT4, поскольку ток через резистор R4 не протекает и напряжение на базе VT4 Uбэ4="0". Транзистор VT3 открыт, так как его база подключена к источнику питания E через резистор R2. Сопротивление резистора R3 невелико, поэтому VT3 работает как эмиттерный повторитель. Через транзистор VT3 и открытый диод VD протекает ток нагрузки логического элемента и выходное напряжение, соответствующее уровню лог. «1», равно напряжению питания за минусом падения напряжения UБЭ.нас, падения напряжения на открытом диоде Uд=UБЭ.нас и небольшого падения напряжения на сопротивлении R2 от тока базы VT2: U¹=E–2UКЭ.нас – R2IБ2 = Un–2UБЭ.нас.

Рассмотренному режиму соответствует участок 1 передаточной характеристики логического элемента ТТЛ (рисунок 12.а)

При увеличении напряжения на всех входах потенциал базы VT2 возрастает и при UВХ=U0пор транзистор VT2 открывается, начинает протекать коллекторный ток IK2 через резисторы R2 и R4. В результате базовый ток VT3 уменьшается, падение напряжения на нём увеличивается и выходное напряжение снижается (участок 2 на рисунке 12). Пока на резисторе R4падение напряжения UR4<UБЭ.нас транзистор VT4 закрыт. Когда UВХ=U¹пор=2UБЭ.нас–UКЭ.нас открывается транзистор VT4. Дальнейшее увеличение входного напряжения приводит к насыщению VT2 и VT4 и переходу VT1 в инверсный режим (участок 3 на рисунке 12). При этом потенциал точки «а» (см. рисунок 11,б) равен Ua=UБЭ.нас+UКЭ.нас, а точки «б» — Uб=UКЭ.нас, следовательно, Uаб=Uа–Uб=UБЭ.нас. Для отпирания транзистора VT3 и диода VD1 требуется Uаб≥2UБЭ.нас. Так как это условие не выполняется, то VT3 и VD1 оказываются закрытыми и напряжение на входе схемы равно UКЭ.нас=U0 (участок 4 на рисунке 12).

При переключении имеются промежутки времени, когда оба транзистора VT3 и VT4 открыты и возникают броски тока. Для ограничения амплитуды этого тока в схему включают резистор с небольшим сопротивлением (R3=100–160 Ом).

При отрицательном напряжении на эмиттерах МЭТ большем 2 В развивается туннельный пробой и входной ток резко увеличивается. Для защиты ЛЭ от воздействия отрицательной помехи в схему введены диоды VD2, VD3, которые ограничивают её на уровне 0,5–0,6В.

При положительном напряжении больше (4–4,5) В входной ток также увеличивается, поэтому для подачи на входы ЛЭ лог. «1» нельзя подключать входы к напряжению питания +5 В.

При практическом применении ЛЭ ТТЛ неиспользованные входы можно оставлять свободными. Однако при этом снижается помехоустойчивость из-за воздействия наводок на свободные выводы. Поэтому их обычно или объединяют между собой, если это не ведёт к превышению для предшествующего ЛЭ, или подключают к источнику питания +5 В через резистор R=1 кОм, ограничивающий входной ток. К каждому резистору можно подключать до 20 входов. Таким методом уровень лог. «1» создаётся искусственно.

Помехоустойчивость элемента ТТЛ со сложным инвертором:

U+пом = U1пор – U0 = 2UБЭ.нас – 2UКЭ.нас

U–пом = U1 – U1пор = E – 4UБЭ.нас + UКЭ.нас

Быстродействие элементов ТТЛ, определяемое временем задержки распространения сигнала при включении t1,0зад.р и выключении t0,1зад.р, зависит от длительности процессов накопления и рассасывания неосновных носителей в базах транзисторов, перезарядки емкостей коллекторных СК и эмиттерных СЭ ёмкостей переходов. Поскольку при работе элемента ТТЛ открытые транзисторы находятся в состоянии насыщения, то существенный вклад в увеличение инерционности ТТЛ вносит время рассасывания неосновных носителей при запирании транзисторов.

Элементы ТТЛ со сложным инвертором имеют большой логический перепад, малую потребляемую мощность, высокое быстродействие и помехоустойчивость. Типичные значения параметров ТТЛ следующие: Uпит=5 В; U1≥2,8 В; U0≤0,5 В; tзд.ср=10…20 нс; Pпот.ср=10…20 мВт; Kраз=10.

При практическом применении ЛЭ ТТЛ неиспользованные входы можно оставлять свободными. Однако при этом снижается помехоустойчивость из-за воздействия наводок на свободные выводы. Поэтому их обычно или объединяют между собой, если это не ведёт к превышению для предшествующего ЛЭ, или подключают к источнику питания +5 В через резистор R=1 кОм, ограничивающий входной ток. К каждому резистору можно подключать до 20 входов.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

30288. Основные методы художественной литературы. Классицизм. Историко-социальные предпосылки возникновения. Трактат "О поэтическом искусстве" Н.Буало. Характер художественного конфликта в классицизме 27.5 KB
  clssicus образцовый художественный стиль и эстетическое направление в европейской литературе и искусстве 17 начала 19 вв. в литературе. стала основой его социологических и этических построений а в литературе К. оставил в наследство русской литературе 19 в.
30289. Основные методы художественной литературы. Классицизм. Жанрово-стилевая система 27 KB
  Представители классицизма в России Эстетика К. Но внешние стороны не должны были заслонять по убеждению теоретиков и практиков классицизма содержательную сторону показывающую столкновение мысли и страсти героев трагедии. В период расцвета классицизма на сцене происходило совпадение внешней формы и содержания. Когда же наступил кризис этой системы то оказалось что в рамках классицизма невозможно показать жизнь человека во всей её сложности.
30290. Основные методы художественной литературы. Романтизм. Философская основа (учения Шеллинга, Шопенгауэра) 30.5 KB
  Романтизм. Характер художественного конфликта в романтизме Классические страны романтизма Германия Англия Франция. Романтизм это одно из крупнейших направлений в европейской и американской литре 1819 вв получившее всемирное значение и распространение. Романтизм это то что впоследствии будет называться французской революцией под лозунгами свобода равенство братство.
30291. Основные методы художественной литературы. Романтизм. Тип героя. Понятия романтической тайны, романтической иронии 23 KB
  Понятия романтической тайны романтической иронии Романтизм последний “большой стиль†в истории искусства то есть последнее направление проявившее себя во всех областях духовной деятельности и художественного творчества: в изобразительных искусствах музыке литературе. Романтизм высшая точка в развитии гуманистического искусства начатого в эпоху Возрождения когда человек был провозглашен мерилом всех вещей. Мир для романтиков тайна загадка познать которую может только откровение искусства.
30293. Основные методы художественной литературы. Реализм. Многообразие подходов к проблеме реализма в литературоведении. Просветительский реализм 29 KB
  Реализм. Многообразие подходов к проблеме реализма в литературоведении. Просветительский реализм. 1 Реализм это художественное направление имеющее целью возможно ближе передавать действительность стремящееся к максимальному правдоподобию.
30294. Основные методы художественной литературы. Модернизм - идейные основы и творческая практика. Основные течения. Идейные основы и художественная практика акмеизма 29.5 KB
  Идейные основы и художественная практика акмеизма. Для акмеизма была характерна крайняя аполитичность полное равнодушие к злободневным проблемам современности. Но если в поэзии символизма определяющим фактором являлась мимолетность сиюминутность бытия некая тайна покрытая ореолом мистики то в качестве краеугольного камня в поэзии акмеизма был положен реалистический взгляд на вещи. Главные идеи акмеизма были изложены в программных статьях Н.
30295. Основные методы художественной литературы. Модернизм - идейные основы и творческая практика. Основные течения. Идейные основы и художественная практика футуризма 23.5 KB
  Философскими предпосылками появление модернистического исва считаются: труды философа Нитше а также исследования Шопенгауэра. По мнению Нитше вся система миров культуры находится в состоянии глубочайшего кризиса. Нитше для активации духовн исканий чела создает острую словесную провокацию: он пишет о мифич сверхчеле кот должен прийти на смену обычному челу слабому потребителю. Для Нитше это норма а совершить усилия это сверхнорма.
30296. Типология реализма в историческом аспекте (первобытный, ренессансный). Характеристика каждого этапа развития метода реализма 22.5 KB
  Идейная основа: Сознание эпохи перехода от Средневековья к Новому времени соотносимой с вызреванием капиталистического строя в недрах феодального Доминанта: Абсолютизация человеческой личности в ее целостности; представление о человеке как о единстве разумного и чувственного как о свободном существе с беспредельными творческими возможностями Основа эстетики: Антропоцентризм принцип Человек мера всех вещей Характерные черты: Гиперисторизм идеалов связанный с концепцией родового человека; стихийный синкретизм мировосприятия выражающийся...