Базовый элемент ТТЛ

Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ) малой степени интеграции появилась на первом этапе развития интегральной схемотехники (1969–1985 гг.). Эти схемы характеризуются хорошими электрическими параметрами, удобны в применении, обладают большим функциональным разнообразием. Отечественная промышленность выпускала микромощную серию 134 и стандартные серии 133, 155 (аналоги зарубежных SN54, SN74).

Простейший логический элемент ТТЛ строится на базе многоэмиттерного транзистора VT_m, выполняющего функцию И для сигналов, подаваемых на его эмиттеры, и транзисторного ключа VT 1, выполняющего функцию НЕ (рис. 4.1, а). Если на всех входах высокие уровни напряжения (А =1 и В =1), закрыты эмиттерные переходы VT_m, открывается переход база-коллектор этого транзистора и ток I открывает и насыщает ключевой транзистор VT 1, формируя на выходе низкий уровень напряжения (F =0). При низком уровне сигнала на любом из входов ток I переключается в выходную цепь источника сигнала, закрывая VT 1. При этом F =1. Таким образом, схема реализует таблицу истинности элемента 2И-НЕ.

Для повышения экономичности и быстродействия выходной ключ выполняют по схеме сложного инвертора (рис. 4.1, б). При А=В= 1 открыты транзисторы VT 2, VT 1 (транзистор VT 3 закрыт), и емкость нагрузки С _н быстро разряжается через сопротивление открытого ключа VT 1. Для любой другой комбинации входных сигналов емкость нагрузки имеет возможность быстро зарядиться до высокого уровня напряжения через низкое выходное сопротивление эмиттерного повторителя VT 3 (VT 2 и VT 1 закрыты).

Собственное потребление тока в выходной цепи отсутствует как при логическом нуле на выходе (закрыт VT 3), так и при логической 1 на выходе (закрыт VT 1). В этом отношении сложный инвертор на биполярных транзисторах подобен инвертору на КМОП-транзисторах.

Для повышения помехоустойчивости эмиттеры VT_m часто соединяют с корпусом через диоды, запертые для входных сигналов положительной полярности. Они открываются только при отрицательной полярности импульсов, которые могут возникать при переходных процессах в схеме.

Описанный элемент имеет так называемый стандартный выход с нагрузочной способностью . Функциональные возможности элемента могут быть расширены за счет подключения логического расширителя, а также за счет придания выходу таких особенностей, как выход с открытым коллектором, выход с открытым эмиттером, выход с Z -состоянием.