Элементы ТТЛ и ТТЛШ с открытым коллекторным выходом и тремя состояниями

Для работы на нестандартную нагрузку (например, лампу накаливания (ЛИ) или обмотку реле) выпускают схемы элементов ТТЛ и ТТЛШ с открытым коллектором (рис. 2.19, а). При совпадении высоких уровней на входах транзистор VT3 открыва­ется и ЛН светится. Если хотя бы на одном из входов будет низкий уровень напря­жения, то транзистор VT3 размыкается и ЛН гаснет.

Если выходы нескольких элементов с открытым коллектором подключаются к источнику питания через общий коллекторный резистор, то такая схема реализует функцию НЕ-И-ИЛИ (рис. 2.19, в).

В схемах элементов ТТЛ и ТТЛШ соединение выходов нескольких элементов во избежание протекания большого тока от выхода с высоким уровнем U_0H на выход с низким уровнем U_OL недопустимо, поскольку может привести к выходу из строя микросхемы. При необходимости такого прямого соединения выходов (способ “монтажное ИЛИ”) используют элементы с тремя состояниями.

Два состояния выходов — это обычная выдача значений лог. 0 и лог. 1. Третье состояние характеризуется бесконечно большим выходным сопротивлением, когда элемент практически полностью отключается от нагрузки, то есть не потребляет и не выдает тока. Это достигается рядом схемных решений, в том числе и простей­шим, показанным на рис. 2.20, а. В том случае, когда диод VD 1 подключен к эмитте­ру и коллектору транзисторов VT1 и VT2, а на катод диода подается управляющий сигнал Z с высоким уровнем напряжения (лог. 1), схема работает как элемент НЕ И.

Если управляющий сигнал Z представлен низким уровнем напряжения (лог. 0), то МЭТ и коллектор транзистора VT2 (а соответственно и база транзистора VT3) подключаются через открытый диод VD1 к шине земли. В этом случае все транзи­сторы закрыты и элемент переходит в третье состояние (Z-состояние). В сериях микросхем часто управляющий сигнал является инверсным. При объединении выходов элементов ТТЛ с тремя состояниями (рис. 2.20, в) управляющие сигналы должны подаваться только поочередно.

Для элементов с тремя состояниями введены следующие временные парамет­ры для задания задержек распространения:

Ø t_LZ и t _HZ — длительность задержки при переходе из низкого и высокого уров­ней выходного напряжения в состояние “выключено” соответственно;

Ø t_ZL и t_ZH — длительность задержки при переходе из состояния “выключено” в состояние низкого и высокого уровней выходного напряжения соответст­венно.