Диодно-транзисторная логика (ДТЛ)

Схема базового элемента диодно-транзисторной логики (ДТЛ) приведена на рис. 3.11.

В схеме ДТЛ можно выделить две последовательно включенные функциональные части: в первой – входные сигналы Х₁, и Х₂ подаются на диодный элемент (диоды VD1и VD2 и резистор R₁), выполняющий операцию И; вторая часть, выполненная на транзисторе VT1, представляет собой инвертор. Таким образом, в схеме раздельно выполняются логические операции И и НЕ и, следовательно, она реализует логическую операцию 2И-НЕ (число 2 означает количество входов ЛЭ).

Рис. 3.11

Диоды смещения VD3 и VD4 выполняют роль элемента связи между двумя частями схемы и повышают помехоустойчивость схемы.

Если на один из входов Х₁, и Х₂ подан сигнал , то один из диодов открыт и в схеме течет ток источника Е_к через резистор R₁ и открытый диод. При этом в точке А установится потенциал В, недостаточный для отпирания двух последовательно включенных диодов VD3 и VD4 и ЭП транзистора. В результате транзистор VT1 будет закрыт и на выходе схемы установится напряжение , соответствующее логической единице. Такое состояние схемы будет до тех пор, пока на оба входа Х₁, и Х₂ не будет подан высокий уровень сигнала (логическая единица). В этом случае диоды VD1 и VD2 закрываются, потенциал точки А увеличивается и становится достаточным для открывания диодов VD3 и VD4 и в цепи течет ток от источника Е_к через резистор R₁, диоды VD3 и VD4 в базу транзистора VT1. В результате транзистор VТ1 открывается и на выходе схемы устанавливается низкий уровень напряжения В (логический нуль), следовательно, в схеме ДТЛ выполняется операция И–НЕ. Резистор R_зслужит в данной схеме для того, чтобы создать цепь рассасывания накопленного в базе транзистора VT1 заряда (при переключении VT1 из открытого состояния в закрытое). В некоторых случаях резистор R_з соединяется не с землей, а с источником отрицательного напряжения Е ≈ -2 В, для того чтобы обеспечить более быстрое рассасывание базового заряда и уменьшить время задержки сигнала.

Логические элементы ДТЛ обладают высоким быстродействием и большим логическим перепадом . Отсутствие конденсаторов и высокоомных резисторов делает схемы ДТЛ удобными в микроэлектронном исполнении. Чаще всего они реализуются в виде гибридных ИС. Что касается полупроводниковых ИС, то схема ДТЛ обладает существенным недостатком большое количество диодов, а каждый диод – это транзистор в диодном включении. Каждый такой транзистор нуждается в изолирующем кармане и поэтому площадь, занимаемая схемой на подложке, оказывается очень большой. Отсюда появилась идея заменить совокупность логических диодов (VD1 и VD2) и диодов VD3 и VD4 одним многоэмиттерным транзистором, выполненным в одном изолирующем кармане. Таким образом был осуществлен переход к одному из самых распространенных семейств логических ИС – схемам транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ).