Логический элемент И - НЕ диодно-транзисторной логики (ДТЛ)

Логический элемент И - НЕ для сигналов положительной полярности показан на рис.5. 1. Он представляет собой соединение через диоды Д_с двух элементов: диодного элемента И и транзисторного элемента НЕ. При анализе работы элемента необходимо иметь в виду, что в схеме используется кремниевый транзистор, который переходит в режим отсечки при напряжении базы менее 0,6В. При повышении напряжения он быстро переходит в режим насыщения.

Напряжение между эмиттером и коллектором в этом случае снижается до 0,4В. Рассмотрим работу элемента. Если на все входы подано напряжение U¹ (логическая 1), все диоды (Д₁, Д₂,Д₃) будут закрыты и ток в цепи: источник E_1, резистор R1, открытые диоды Д_c, пройдет в базу транзистора. Вследствие падения напряжения на резисторе R₁ потенциал базы окажется несколько ниже потенциала E₁, но выше 0,6 В, так что транзистор будет находиться в режиме насыщения.

На выходе элемента НЕ установится низкое напряжение, соответствующее логическому 0.Если хотя бы на один вход (например, Вход 1) будет подано напряжение U°, то соответствующий диод будет открыт. Ток от источника E₁ будет проходить через резистор R₁. Часть тока замкнется через открытый диод Д₁ , источник входного сигнала, часть — через смещающие диоды Д_с, резистор R₂ , транзистор.

При этом элемент рассчитывают таким образом, чтобы потенциал базы из-за падения напряжения на R₁ и Д_с становился бы менее 0,6 В. В этом случае транзистор будет закрыт и на выходе элемента НЕ напряжение окажется равным E_к , т.е. получим логическую 1.

Логический элемент ИЛИ-НЕ диодно-транзисторной логики показан на рис. 5.2.

Принцип действия его состоит в следующем. Если хотя бы на один из входов подается потенциал логической единицы, то соответствующий диод открывается и этот потенциал передается на базу транзистора. Транзистор переходит в состояние насыщения и на его выходе установится низкое напряжение, т.е. U⁰. Если все входные сигналы нулевые, то потенциал базы менее 0,6В, транзистор в состоянии отсечки и на выходе - напряжение логической единицы.

5. 2. Логический элемент И – НЕ транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ)

Простейший элемент И - НЕ показан на рис.5. 3. Он состоит из двух частей: элемента И на многоэмиттерном транзисторе Т₁ и элемента НЕ на транзисторе Т₂. Три эмиттерных перехода Т₁ , подключенных к входу элемента, выполняют функции входных диодов (Д₁, Д₂,Д₃) в схеме (рис.5. 1).

По сравнению с ДТЛ-элементами элементы ТТЛ обладают более высоким быстродействием. Элемент выполнен по технологии интегральных микросхем, поэтому он не содержит реактивных элементов. Рассмотрим принцип работы подобных схем. Если на все входы подать напряжение U¹, то все эмиттерные переходы Т₁ сместятся в обратном направлении. Потенциал базы транзистора Т₁ будет больше потенциала коллектора.

Переход база - коллектор будет смещен в прямом направлении за счет источника +E_к . Транзистор Т₁ будет в инверсном режиме, транзистор Т₂ - в режиме насыщения. Коллекторный ток транзистора Т₁ втекает в базу транзистора Т₂, оставляя последний в режиме насыщения.

Таким образом, на выходе будет напряжение низкого уровня U⁰, т. е. логический 0.

Если на один из входов подано напряжение U⁰, то потенциал базы транзистора Т₁ , станет выше потенциалов эмиттера и коллектора, поэтому Т₁ окажется в режиме насыщения и ток базы замкнется через эмиттерные переходы и не поступит в его коллектор, а следовательно, и в базу Т₂.

Поэтому транзистор Т₂ будет закрыт, а на его выходе — напряжение высокого уровня (логическая 1). Таким образом, элемент выполняет операцию И - НЕ.