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

25147. Поняття та ідеї як форми мислення 27.5 KB
  Копніна при визначенні логіки наукового дослідження проведено визначення поняття та ідей як форм наукового дослідження. Поняття характеризується як структурно складене утворення основу якого складають предмет думки та ознаки що його приписуються. Складеність поняття виявляє можливість відокремлення ознак від одного предмету та встановлення їх відношення до іншого предмету. Оперування поняттями дозволяє через визначення ознак формувати уявлення про ідеальний предмет як носій даних ознак.
25148. Лінійні і циклічні моделі історії 27.5 KB
  Лінійні і циклічні моделі історії Будьяке дослідження історії передбачає вирішення проблем природи історичного процесу його структури рушійних сил напрямку розвитку. Спроби осмислення послідовності наступності конкретних історичних періодів дозволили створити деякі узагальнені структуровані цілісні образи історії. Лінійні моделі це образ історії як незворотньої послідовності подій; геометричним аналогом цієї моделі спрямованості історії є пряма. Найчастіше зустрічається прогресивна лінійна модель історії згідно з якою поступ прогрес...
25149. Аналітична філософія 23 KB
  У широкому сукупність напрямків що характеризуються підвищеною увагою до мови а саме застосуванням методів логічного та лінгвістичного аналізу мови для вирішення філософських проблем. Головні завдання: дослідження мови з метою виявлення структури думки досягнення прозорого співвідношення мови та реальності чітке розмежування значимих та пустих висловлювань осмислених та беззмістовних фраз тощо. Рассел зосередився на аналітичних можливостіх символічної логіки і дослідженню основ математикию Мур же займався аналізом філософських понять...
25150. Поняття проблеми в сучасній методології науки 29.5 KB
  Поняття проблеми в сучасній методології науки Чуйко В. Саме ситуація проблеми є умовою та джерелом самого пізнання оскільки саме пізнання провокується незнанням. Гносеологічне значення поняття проблеми в науці полягає в тому що через неї розгортається висхідне фундаментальне протиріччя процесу пізнання: протиставлення наявного вже досягнутого рівня пізнання і нового.
25151. Поняття трансцедентальної філософії у Канта 28.5 KB
  Виокремлює три здатності людської душі яким відповідають три його критики здатність пізнання критика чистого розуму здатність бажання критика практичного розуму здатність до почуття задоволення і незадоволення критика здатності до судження. В пізнанні не наше уявлення узгоджується з предметом а предмет узгоджується з нашим уявленням тобто людина сама конструює предмет свого пізнання. Трансцедентальне всяке пізнання яке займається не стільки предметами скільки видами нашего пізнання предметів оскільки це пізнання є можливим...
25152. Проблема інтерсуб’єктивності в сучасній філософії 27 KB
  Проблема інтерсубєктивності в сучасній філософії Інтерсубєктивність умова взаємодії та передачі знання; значимість пізнавального досвіду однієї людини для іншої. Інтерсубєктивність як спільний досвід.
25153. Структуралістська парадигма в сучасному пізнанні 29 KB
  уявлення про позасвідомий характер структури Струкутра інваріантно статичне ціле утворене взаємозвязком його елементів таким чином що кожний залежить від інших і може зявитися лише завдяки відношенням з іншими елементами. Для структури характерним є кінцева кількість складових і правил їх комбінування які піддатні систематизації і інвентаризації. Дихотомія структури і твору: структура мова знаходиться в конфлікті з твором мовленням який є продуктом індивідуального акту волі і розуму. Примат структури над елементами людина лише...
25154. Вірогідне та достовірне знання 28.5 KB
  В науковому пізнанні поняття достовірне знання виконує дві основні функції: оціночну та методологічну. Оціночна функція поняття достовірність як показано в роботі Обєктивне знання К.Поппера полягає у визначенні відношення одного знання до іншого.
25155. Концепця негативної діалектики 30.5 KB
  Концепця негативної діалектики Негативна діалектика термін Теодора Адорно назва методології що функціонувала як критика до тенденцій схильного до універсалізації раціонального розуму Просвітництва зокрема того який знаходить свій вияв у процесі діалектичного розвязання. Термін вперше зявляється в друці в 1966 році в книзі Адорно €œНегативна діалектика€. Адорно: розвязання діалектичного протиставлення Ф. Адорно критично називає таке опосередкування €œмисленням ідентичності€.