5.3.2. Транзисторно-транзисторная логика

Базовый элемент И-НЕ типа ТТЛ, схема которого приведена на рис. 5.16, как и рассмотренная ранее схема базового элемента ДТЛ, состоит из двух последовательно включенных функциональных узлов: схемы, выполняющей операцию И, и схемы инвертора.

В качестве инвертора в базовом элементе ТТЛ используется сложный инвертор (рис. 5.12).

Отличительная особенность построения схемы И в базовом элементе ТТЛ состоит в том, что в ней использован один многоэмиттерный транзистор VT1 (МЭТ), заменяющий группу входных диодов схемы ДТЛ.

Рис. 5.16

Эмиттерные переходы МЭТ исполняют роль входных диодов, а коллекторный переход – роль смещающего диода в цепи базы транзистора инвертирующей части схемы элемента.

При рассмотрении принципа работы МЭТ его можно представить состоящим из отдельных транзисторов с объединенными базами и коллекторами (рис. 5.17). Пусть на все входы элемента подано напряжение высокого уровня (логической 1).
	Рис. 5.17

Эмиттерные переходы МЭТ смещены в обратном направлении (потенциалы эмиттеров выше потенциала базы). Коллекторный переход МЭТ, наоборот, смещен в прямом направлении (потенциал коллектора ниже потенциала базы). Таким образом, МЭТ можно представить транзисторами, работающими в активном режиме с инверсным включением. В таком включении эмиттер и коллектор меняются ролями. Базовый ток МЭТ через коллекторный переход втекает в базу транзистора сложного инвертора, удерживая транзистор VT4 (рис. 5.16) в состоянии насыщения. На выходе элемента устанавливается напряжение низкого уровня (логический 0).

Рассмотрим другое состояние схемы. Пусть хотя бы на одном из входов элемента действует напряжение низкого уровня (логического 0). При этом потенциал базы МЭТ выше потенциала соответствующего эмиттера и коллектора. Следовательно, оба перехода, эмиттерный и коллекторный, смещены в прямом направлении и МЭТ находится в режиме насыщения. Весь базовый ток МЭТ замыкается через соответствующий эмиттерный переход и источник входного сигнала. Напряжение между коллектором и эмиттером близко к нулю, и действующий на эмиттере низкий уровень напряжения передается на базу транзистора сложного инвертора. При этом транзистор VT4 закрыт, транзистор VT3 открыт, на выходе элемента высокий уровень напряжения (логическая 1).

Диоды VD1 и VD2, изображенные на рис. 5.16, предназначены для защиты элемента по входам от возможных отрицательных напряжений недопустимой величины (зона I на рис. 5.9).

Точки А и В схемы (рис. 5.16), будучи выведенными на внешние выводы микросхемы, могут быть использованы для подключения расширителя по ИЛИ, используемого для увеличения количества логических входов элемента.

Схема расширителя по ИЛИ с тремя входами и его УГО приведены на рис. 5.18. Способ подключения расширителя DD2 к рассмотренному логическому элементу DD1 изображен на рис. 5.19,
	Рис. 5.18

а УГО полученной схемы – на рис. 5.20.

Рис. 5.19	Рис. 5.20

Кроме использования расширителей количество входов может быть увеличено за счет применения микросхем с выходным каскадом с открытым коллектором путем монтажного объединения выходов на общем внешнем коллекторном сопротивлении (рис. 5.21), а также за счет применения микросхем с выходным каскадом с тремя состояниями путем монтажного объединения выходов на общей нагрузке (рис. 5.22).

Рис. 5.21	Рис. 5.22

При использовании микросхем с тремя состояниями (рис. 5.22) следует учитывать существенное ограничение: в любой момент времени к общей выходной цепи должен быть подключен выход только одной микросхемы, а выходы всех остальных микросхем должны находится в третьем состоянии. Это достигается соответствующей организацией подачи сигналов, управляющих состоянием выхода, на входы ОЕ каждой из микросхем.

При построении схем различных устройств на микросхемах ТТЛ часто используются не все логические входы. На эти входы, исходя из логики работы схемы, следует подать либо уровень логического 0, либо уровень логической 1. Уровень логического 0 в микросхемах ТТЛ подается подключением неиспользуемых входов непосредственно к общему проводу (0В). Уровень логической 1 подается на неиспользуемые входы подключением их к источнику питания (+5В) через токоограничивающий резистор (1-2 кОм). Логическую 1 можно подать также с выхода логического элемента НЕ, вход которого подключен к общему проводу. У многовходовых логических элементов неиспользуемые входы можно подключать к используемым, помня, что это приведет к соответствующему увеличению нагрузки на выход микросхемы, подключенный к этой группе входов. Если вход микросхемы ТТЛ не подключен ни к общему проводу, ни к источнику питания («висит в воздухе»), то логический элемент будет работать так, как будто на этот вход подан уровень логической единицы, но надежность работы будет низкой из-за импульсных помех, вызванных переключением соседних входов и выходов, которые могут привести к непредусмотренному срабатыванию микросхемы.

Типовые параметры выпускаемых промышленностью серий логических элементов типа ТТЛ, среди которых можно назвать К133, К155 и др., имеют следующие значения:

- допустимый уровень статической помехи 0,6В;

- коэффициент объединения по входам до 8;

- коэффициент разветвления по выходу до 10, специальные микросхемы с мощными выходными каскадами имеют коэффициент разветвления по выходу до 30;

- время задержки распространения ;

- максимальная рабочая частота до 10МГц;

- потребляемая мощность до 40 мВт.