 |
БЛЭ транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ)
|
|
|
|
Схемотехнически большинство ИС, входящих в состав серии ТТЛ, выполнено на основе комбинации двух базовых схем: элемента И-НЕ (штрих Шеффера) и расширителя по ИЛИ.
ЛЭ И-НЕ ТТЛ (штрих Шеффера)
 |  |
реализует лог. операцию И VT2+R2 – двухтактный выходной
фазорасще- усилитель мощности
питель;
R3+R4+
VT3 – цепь
нелинейной
коррекции:
увеличивает
быстродейс-
твие ЛЭ,
амплитудно-
передаточную
характеристику
приближает к
прямоугольной
Если хотя бы один вход элемента x 0, …, x n-1 непосредственно подключен к общей шине (лог. 0), то транзистор VT1 оказывается насыщенным током, протекающим от источника питания через резистор R1. Напряжение на его коллекторе будет мало отличаться от нулевого ® VT2 окажется заперт. Т.к. эмиттерный ток VT2» 0, будет заперт и VT5. Ток, протекающий через R2, втекает в базу VT4, насыщая его. Поэтому напряжение на выходе у ЛЭ близко к напряжению питания (лог. 1) и определяется выражением 
. R5 ограничивает «сквозной ток» ЛЭ.
Если все эмиттерные переходы VT1 заперты высоким уровнем входного напряжения (лог. 1), то его коллекторный переход смещается в прямом направлении, по цепи резистор R1 – коллекторный переход VT1 – последовательно соединенные эмиттерные переходы транзисторов VT2 и VT5 будет протекать ток, который насытит транзисторы VT2 и VT5, и на выходе у ЛЭ установится низкое напряжение (лог. 0). Транзистор VT4 заперт.
Расширитель по ИЛИ
Расширитель по ИЛИ повторяет первые два каскада элемента И-НЕ и содержит входной многоэмиттерный транзистор VT1 с резистором R1 и транзистор VT2 фазорасщепителя. Объединение элементов И-НЕ и раширителя по ИЛИ путем соединения точек а и б позволяет получить ЛЭ, реализующий последовательность операций И-ИЛИ-НЕ. Параллельное соединение нескольких выходов таких ЛЭ недопустимо, т.к. формирование на них сигналов различных уровней приведет к выходу из строя транзисторов выходного усилителя мощности (параллельно можно соединять только синхронно работающие элементы).
|
|
|
Для расширения функциональных возможностей этих серий логики были разработаны элемент И-НЕ с открытым коллектором (согласование логических схем с внешними исполнительными устройствами), элемент И-НЕ с повышенной нагрузочной способностью (увеличение коэффициента разветвления по выходу), элемент И-НЕ с третьим (высокоимпедансным) состоянием (предназначен для совместной работы нескольких элементов на общую шину).
Статические характеристики и динамические параметры БЛЭ И-НЕ ТТЛ
1) Амплитудная передаточная характеристика(АПХ) БЛЭ ТТЛ соответствует характеристике инвертирующего усилителя и измеряется при подаче на (n -2) входа элемента пассивных (лог. 1) уровней и характеризует изменение выходного напряжения элемента при плавном изменении от 0 до U П напряжения на (n -1)-м его входе при условии, что нагрузка на выходе остается постоянной.
Для нормальной работы элемента необходимо:
;
.
– напряжение логического перепада.
2) Выходная характеристика отражает изменение выходного напряжения БЛЭ от тока, протекающего в цепи нагрузки, при неизменной комбинации входных логических переменных. Различают две выходных характеристики БЛЭ: для лог. 0 и лог. 1.
лог. 1лог. 0
Выходные характеристики позволяют также рассчитать выходные сопротивления БЛЭ для режимов лог. 0 и лог. 1.
3) Входная характеристика отражает зависимость входного тока одного из входов БЛЭ от изменения его входного напряжения при условии, что на все остальные входы поданы значения пассивного логического уровня (лог. 1 для И-НЕ), а нагрузка на выходе постоянна.
|
|
|
Динамические свойства БЛЭ определяются
типовыми динамическими параметрами:
1) Опр. Временем задержки распространения t зр называется временной интервал между перепадами входного и выходного напряжения, измеренный по заданному их уровню (обычно полусумме асимптотических значений напряжений лог. 0 и лог. 1).
Как правило, 
.
При расчетах пользуются величиной 
2) Длительность переключения выходного сигнала t ф (по изменению напряжения в диапазоне от 0.1 до 0.9 от максимального значения).
Повышение быстродействия БЛЭ ТТЛ возможно за счет увеличения рассеиваемой в элементе мощности (увеличение коллекторного тока выходного транзистора ® уменьшение T перезаряда = R К C КБ), а также с использованием диодов и транзисторов Шоттки (уменьшение времени рассасывания неосновных носителей заряда) – ТТЛШ с уменьшенным потреблением (примерно в 5 раз меньше, чем у стандартной серии ТТЛ). ТТЛШ находит применение, в основном, в БИС и СБИС.
Интегральные параметры БЛЭ ТТЛ
Эти параметры определяют уровень развития и совершенства технологии и схемотехники, а также качество ИС.
Опр. Энергия переключения определяется как произведение средней мощности, потребляемой ЛЭ, на среднее время задержки распространения импульса
.
Опр. Степень интеграцииN характеризует число элементарных ЛЭ (обычно двухвходовых), расположенных на одном кристалле ИС,
,
где K – количество элементов в ИС.
Вывод по БЛЭ ТТЛ: Этот тип ИС обладает средним быстродействием и средней потребляемой мощностью.
|
|
|
