1.2.2 Диодный элемент «и».

рис. 1 рис. 2

На рисунке 1 приведена схема элемента И, используемая при положительных входных напряжениях. В случае отрицательных входных напряжений необходимо изменить полярность напряжения источника питания и полярность включения диодов, как показано на рисунке 2.

рис. 3

1.2.3. Транзисторный элемент «не».

рис. 1 рис.2

На рисунке 1 изображён транзистор типа n-p-n, этот транзистор управляется плюсом относительно эмиттера на базе. Если на базе низкий уровень напряжения, то транзистор закрыт, а на его выходе устанавливается высокое напряжение При подаче на вход высокого уровня напряжения транзистор открывается, его сопротивление уменьшается и напряжение на выходе тоже уменьшается.

График входных и выходных напряжений представлен на рисунке 2.

1.2.4. Логические элементы ттл – логики.

Основой элементной базы ТТЛ – логики является транзистор.

Транзистор – это 3-х слойный полупроводниковый прибор с двумя p – n переходами.

Изменяя потенциал базы транзистора, можно изменять сопротивление эмиттер – коллектор транзистора, а, следовательно, величину тока и падение напряжения.

На рисунке 1 приведена основная схема элемента. Она состоит из двух последовательно включённых функциональных частей: схемы, выполняющей операцию И, и схемы инвертора, выполняющей операцию НЕ.

рис. 1

Особенность элемента ТТЛ заключается в том, что в обеих его частях применены транзисторы. Для реализации операции И используется многоэмиттерный транзистор.

Рассмотрим работу этой части схемы. Пусть на все входы элемента подано напряжение уровня лог.1 (3.2В). Возможное распределение потенциалов в отдельных точках схемы показано на рисунке 2.

рис. 2

В данном случае многоэмиттерный транзистор оказывается в так называемом инверсном включении (эмиттеры выполняют рол коллекторов, а коллектор – рол эмиттера). Потенциал базы оказывается выше потенциала коллектора. Переход база – коллектор открыт, и ток базы проходит через переход в коллектор, замыкаясь далее через эмиттерный переход транзистора VT. Потенциал эмиттеров выше потенциала базы, и переход эмиттеры – база закрыт. Многоэмиттерный транзистор выполняется таким образом, чтобы в этом активном режиме с инверсным включением электродов коэффициент усиления по току был бы много меньше единицы, т.е. ток эмиттеров (выполняющих роль коллекторов) был во много раз меньше тока базы. Втекающий в базу транзистора VT ток удерживает транзистор в открытом состоянии. Коллекторный ток транзистора VT замыкается через Rк, практически всё напряжение источника питания (5В) падает на Rк, на выходе низкое напряжение (0.4В), соответствующее уровню лог. 0.

Рассмотрим другое состояние схемы. Пусть хотя бы на одном из входов действует напряжение уровня лог. 0. Возникающее при этом распределение потенциалов показано на рисунке 3.

рис. 3

Потенциал базы многоэмиттерного транзистора выше потенциала эмиттера и коллектора. Следовательно, оба перехода, эмиттерный и коллекторный, смещены в прямом направлении, и многоэмиттерный транзистор находится в режиме насыщения. Весь базовый ток многоэмиттерного транзистора замыкается через эмиттерные переходы. Напряжение между эмиттером и коллектором близко к нулю, и действующий на эмиттере низкий уровень напряжения (лог. 0) через многоэмиттерный транзистор предаётся на базу транзистора VT. Транзистор VT закрыт, на его коллекторе высокий уровень напряжения (лог. 1). При этом весь базовый ток многоэмиттерного транзистора замыкается через смещённый в прямом направлении эмиттерный переход многоэмиттерного транзистора.

Для повышения нагрузочной способности на выходе логического элемента ставится каскад усилителей из 3-х транзисторов, что приводит к тому, что на выход такой микросхемы подключать большое количество элементов.

Увеличение быстродействия обеспечивается:

1. уменьшением сопротивлений в схеме, что приводит к увеличению потребляемого тока.

2. применение малых перепадов напряжений.

1.2.5.Повышение нагрузочной способности элемента ТТЛ-логики

1.2.6. Способы повышения быстродействия логических элементов.