Положительная логика

СХЕМОТЕХНИКА ТТЛ.

В области положительных напряжений за уровень логического нуля принимают значение равное 0,2В, а за уровень логической единицы – 3В, при напряжении питания равном U_п=Е_к=5В.

Если хотя бы на одном из входов A, B, или С есть напряжение равное 0,2В, то на эмиттере входного транзистора, так же, будет напряжение 0,2В, а поскольку на базе этого транзистора присутствует напряжение питания Е_к=5В, то эмиттерный переход этого транзистора окажется открыт. Поскольку на базе транзистора VT1 действует напряжение 5В, а падение напряжения на p-n переходе составляет 0,7В, то напряжение в точке (а) будет равно 0,9В. Это напряжение приложено к трём, последовательно соединённым, p-n переходам: к база коллекторному переходу транзистора VT1, к база эмиттерному – VT2 и к база эмиттерному – VT3. (Для их открывания необходимо, чтобы в точке (а) было напряжение примерно 1,7В.) Поскольку напряжение в точке (а) составляет 0,9В, то все три перехода оказываются заперты.

Если VT2 – заперт, то напряжение на его коллекторе равно 5В. Это напряжение поступает на базу транзистора VT4. Поскольку транзистор VT4 имеет n-p-n структуру, то он открыт и на выходе (y) логического элемента присутствует уровень логической единицы.

Т.о. если на всех входах А, В, С присутствует уровень логического нуля (0,2В), то ситуация неизменна и напряжение в точке (а) равно 0,9В, а на выходе логического элемента (y) присутствует уровень логической единицы (3В).

Если уровень логического нуля не действует ни на одном из входов логического элемента, т.е. на всех его входах присутствует уровень логической 1, то все база эмиттерные переходы VT1 закрыты. В точке (а) действует высокий потенциал, достаточный для отпирания выше означенных трех, последовательно соединенных, переходов. Т.о. переходы открыты, т.е. открыты и насыщены VT2 и VT3, для насыщения которых достаточно напряжения 2,3 – 2,4В. Следовательно, на коллекторе транзистора VT2 присутствует низкий потенциал, который, поступая на базу VT4, запирает его. Т.о. транзисторы в выходной цепи логического элемента VT3 – открыт, а VT4– заперт, поэтому на выходе (y) устанавливается низкий логический уровень, т.е. уровень логического 0.

Резисторы R1, R2 – эмиттерная и коллекторная нагрузки транзистора VT2, напряжение с них подается на транзисторы VT3 и VT4. Диод VD предназначен для запирания VT4 при насыщении транзисторов VT2 и VT3.

Предположим, что диод отсутствует. В этом случае U_б4=U_кэ2н+ U_бэ3н=0,2В+0,8В=1В; U_э4= =U_кэ3=0,2В. Т.о. напряжение между базой и эмиттером транзистора VT4 равно 0,8В, следовательно, он открыт.

Включение диода VD приводит к тому, что U_э4=U_кэ3н+ +U_д=0,2В+0,6В=0,8В, следовательно, напряжение между базой и эмиттером транзистора VT4 составляет 0,2В и он заперт.

Сопротивление R3 выполняет роль ограничителя тока в выходной цепи логического элемента.

При переключении схемы из состояния, когда VT2 и VT3 насыщены, а VT4 заперт, в противоположное транзистор VT2 оказывается менее насыщен, чем VT3, поэтому VT2 запирается раньше. Т.о. складывается ситуация, когда VT2 заперт, а VT4 насыщен, но VT3 всё ещё открыт. Это приводит к тому, что в выходной цепи будет течь большой ток, в результате чего выходные транзисторы выйдут из строя. Поэтому для ограничения тока в выходной цепи и устанавливают маломощный резистор R3.

ФУНКЦИЯ ИЛИ МОЖЕТ БЫТЬ РЕАЛИЗОВАНА В ВИДЕ:

Существуют модификации схем логических элементов с выводами коллектора или эмиттера для подключения расширителей. В цифровой технике часто требуется применение трёхстабильных элементов, у которых на выходе, кроме логических 1 и 0, должно применяться высокоимпедансное состояние, необходимое для построения шинных формирователей.

При таком подключении получаем исходную схему шины. Доступ различных устройств происходит в различные промежутки времени и подключение идет через шинные формирователи. Последовательность управления шинными формирователями определяется устройствами управления (УУ).

В активном режиме на выходах какого-либо одного ШФ могут быть или логические 1 или логические 0, тогда как выходы остальных ШФ должны находиться в высокоимпедансном состоянии, т.е. в состоянии разрыва соединений.

Трехстабильный элемент получается при введении в схему диода VD2, вход "А", в этом случае, выполняет роль управляющего входа. Если на управляющий вход подать уровень логической 1, то VD2 – заперт и схема работает, как двухвходовый элемент И–НЕ. Если на управляющий вход подать уровень логического 0, то открывается первый база-эмиттерный переход транзистора VT1. В этом случае напряжение в точке "а" составляет 0,9В, VD2 – открыт, а транзисторы VT2 и VT3 – заперты. На базе транзистора VT4 действует низкий потенциал и он – заперт. Т.о. все транзисторы схемы заперты, поэтому выход "y" оказывается оторван от 0 и на выходе устанавливается высокоимпедансное состояние.

При работе на энергоемкую нагрузку используются логические элементы с открытым коллектором.

Логические элементы с открытым коллектором могут быть использованы для формирования логических функций, путем подключения двух таких элементов к одной нагрузке, например:

В серии ТТЛ есть ИМС различных мощностей, которые отличаются не схематическим построением, а номиналами сопротивления R. Если это сопротивление мало, то увеличиваются потребление энергии и быстродействие, и наоборот.

Дата добавления: 2014-01-11