ТТЛ со сложным инвертором

Типовая схема ИМС со сложным инвертором представлена на рисунке 1.13. Принцип работы схемы поясним с помощью таблицы 1.7. Если в точке Х (Х=Х1×Х2) низкий потенциал (на входе присутствует хотя бы один логический ²0²), то транзистор VT2 закрыт и ток через него отсутствует.

Таблица 1.7

В этом случае потенциал в точке А будет около 5 В, а в точке Б U_Б» 0 В (токами I_КЭ0 и I _Б4 пренебрегаем). Транзистор VT4 будет открыт, а тран- зистор VT5 будет закрыт. Следовательно, на выходе будет логическая ²1².

Рисунок 1.13

Если в точке Х будет высокий потенциал (на входах логические ²1²), то транзистор VT2 находится в режиме насыщения, через него протекает ток. В точке Б напряжение будет равно U_Б= 0,7 В (падение напряжения на открытом эмиттерном переходе VT5), а в точке А U_А= 0,8 В (добавляется 0,1 В, которое на выходе).

В этом случае транзистор VT5 открыт, а транзистор VT4 закрыт. Причина того, транзистор VT4 закрыт, следующая. Между точкой А и выходом напряжение равно примерно 0,7 В (0,1 В падает на VT5. Это напряжение распределяется между двумя pn-переходами (эмиттерный переход VT4 и диод VD3). Считая, что переходы одинаковы, получаем на эмиттерном переходе VT4 напряжение равно 0,35 В. А этого недостаточно, чтобы открыть транзистор VT4. Следовательно, на выходе будет логический ²0². Так как ёмкость нагрузки будет заряжаться и разряжаться через малое сопротивление транзисторов, то время включения t¹⁰ и выключения t⁰¹ будут приблизительно одинаковы (резистор R5 имеет малую величину 20-50 Ом и служит для ограничения тока в момент переключения).

Диоды VD1 и VD2 – антизвонные, служат для исключения переходных процессов на входе. Элементы R3, R4 и VT3 служат для получения более крутой характеристики прямой передачи (в момент перехода с уровня логической ²1² в логический ²0²) и термостабилизации.

Входная характеристика такая же, как у ДТЛ. Характеристика прямой передачи отличается от характеристики ДТЛ тем, что уровень логического нуля составляет около 4 В.

Выходная характеристика изображена на рисунке 1.14.

При подаче на вход U¹_ВХ открыт транзистор VT5 и при увеличении напряжения на выходе, т.е. на его коллекторе характеристика совпадает с выходной характеристикой транзистора. Выходную характеристику при U⁰_ВХ лучше рассматривать при снижении напряжения на выходе. При снижении напряжения от 5 В до 3,8 В открываются оба pn-перехода (эмиттерный

Рисунок 1.14

переходVT4 и диод VD3) и при дальнейшем снижении напряжения ток возрастает из-за увеличения тока базы транзистора VT4.

В таблице 1.8 приведены параметры трех серий микросхем ТТЛ: 134 – маломощная, 130 – быстродействующая и 155 – типовая. Эти микросхемы отличаются потребляемой мощностью и быстродействием. Но энергия переключения у них примерно одинакова, так как у них единое схемотехническое решение.

Таблица 1.8