Работа элемента ТТЛ
Коллекторный ток транзистора VT5 при UВЫХ0 складывается из токов подключенных к нему входов разных логических элементов. Типичный коэффициент разветвления по выходу Краз = 10, максимальный ток одного входа 1,6 мА, следовательно, транзистор VT5 должен обеспечивать максимальный ток IВЫХ0 =1,6 * 10 = 16 мА.
Для микросхем ТТЛ коэффициент разветвления ограничен выходным током в состоянии UВЫХ0 . Когда на выходе существует напряжение UВЫХ1, входы подключенных к нему микросхем представляют высокое сопротивление, поскольку эмиттерные переходы смещены в обратном направлении.
Работа элемента ТТЛ
Минимальное входное напряжение при UВХ1 можно найти, исходя из того, что напряжение на базе транзистора VT1 складывается из падений напряжений на трех переходах: эмиттерных VT2 и VT5 и коллекторном VT1 – и равно примерно 2,4 В. Эмиттерный переход VT1 должен быть закрыт, следовательно прямое напряжение, приложенное к нему, не
должно быть больше чем 0,5 В. Следовательно, UВХ1 > 2,4 – 0,5 = 1,9 В. Корректирующая цепочка на транзисторе VT3 и резисторах R3 и R4
предназначена для улучшения передаточной характеристики и повышения помехоустойчивости. При первом рассмотрении она может быть представлена как резистор 1 кОм.
Работа элемента ТТЛ
Необходимо отметить, что в момент смены входного сигнала с высокого уровня на низкий транзисторы VT2 и VT5 закрываются, а транзистор VT4 и диод VD5 открываются. Однако транзистор VT4 и диод VD5 начинают проводить чуть раньше момента, в который транзистор VT5 будет полностью закрыт. Это явление создает путь току по цепи: шина питания +Uп, транзистор VT4, диод VD5, транзистор VT5, земля и проявляется в кратковременных, но заметных бросках тока потребления.
Входная характеристика элемента ТТЛ
Входная характеристика элемента ТТЛ представляет собой зависимость входного тока от изменения входного напряжения, т.е.
Iвх = f(Uвх).
Ток, вытекающий из микросхемы, условно показывают отрицательным. Точки излома характеристики образуются при изменении состояний транзисторов, входящих в элемент.
Входная характеристика элемента ТТЛ
Входная характеристика элемента ТТЛ
При нулевом входном напряжении ток протекает по цепи: напряжение питания +Uп, резистор R1, эмиттерный переход транзистора VT1, выходное сопротивление источника сигнала, земля. Его значение описывается соотношением:
IВХ0 = (UП - UБЭVT1 -UВХ0 )/R1.
С ростом входного напряжения ток линейно уменьшается, пока не будет достигнут порог переключения элемента. На этом линейном участке эмиттерный переход транзистора VT1 смещен в прямом направлении, а коллекторный закрыт, транзисторы VT2, VT3 и VT5 закрыты, а транзистор VT4 и диод VD5 открыты.
Входная характеристика элемента ТТЛ
Начиная с порога переключения, транзистор VT1 работает 
в инверсном включении и ток, протекающий через резистор R1, перераспределяется от эмиттерной цепи транзистора VT1 в коллекторную, благодаря чему входной ток быстро падает до нуля.
Участок быстрого уменьшения входного тока обусловлен тем, что транзистор VT2 работает в активном режиме, и оба выходных транзистора VT4 и VT5 частично открыты. При дальнейшем увеличении входного напряжения происходит закрывание транзистора VT4, а транзистор VT5 переходит в область насыщения. Входной ток становится минимальным. С ростом входного напряжения входной ток меняет знак и составляет при UВХ1 = 2,4 В примерно 10-20 мкА.
Входной ток IВХ1 резко увеличивается при увеличении UВХ1 , поэтому значение UВХ1 = 5,5 В является предельно допустимым для большинства интегральных схем ТТЛ.
Выходная характеристика элемента ТТЛ
Выходная характеристика при UВЫХ1
Выходная характеристика элемента ТТЛ
При увеличении тока нагрузки Iн значение выходного напряжения будет уменьшаться. При этом можно считать, что при малых значениях выходного тока транзистор VT4 работает в режиме эмиттерного повторителя и наклон нагрузочной характеристики мал.
При дальнейшем увеличении тока Iн падение напряжения на резисторе R5 увеличивается, потенциал коллектора VT4 становится меньше потенциала базы и транзистор VT4 переходит в насыщение. Характеристика изменяет наклон и далее напряжение на выходе изменяется практически по линейному закону.
Выходная характеристика элемента ТТЛ
Выходная характеристика при UВЫХ0