Транзисторно-транзисторная логика. 
Электротехника, электроника и схемотехника

Принцип, лежащий в основе ДТЛ (см. параграф 19.8), в ТТЛ реализуется с помощью многоэмиттерного транзистора.

В мпогоэмиттериых биполярных транзисторах единая базовая область через р-я-переходы соединена с несколькими самостоятельными эмиттерными областями, снабженными собственными выводами. Каждый такой р-я-переход между базой и одним из эмиттеров может использоваться как полупроводниковый диод. На рис. 19.9 показаны двухэмиттерный п-р-п- транзистор и его диодная эквивалентная схема.

Рис. 19.9. Двухэмиттерный транзистор (я) и его эквивалентная схема (б).

Схема простейшего элемента ТТЛ, которая в условиях позитивной логики реализует логическую операцию «И-НЕ» для двух переменных, изображена на рис. 19.10, а. Она содержит многоэмигтерный транзистор Т, и обычный биполярный транзистор Т₂. Входными сигналами являются напряжения гг_вх1 и я_вх2, подаваемые на эмиттеры 3_t и Э₂ транзистора Т,. Выходное напряжение снимается с инвертора, построенного на транзисторе Т₂.

Как уже говорилось, принцип работы схемы на рис. 19.10, а гот же, что и элемента ДТЛ (см. рис. 19.8, а). Причем роли диодов D_v D_v D₃, стоящих на входе элемента ДТЛ, в схеме ТТЛ выполняет многоэмиттерный транзистор Т, который на эквивалентной схеме (рис. 19.10, б) представлен тремя диодами:

• • функции Z), и D₂ возложены на р-я-переходы Б—Э_{ и Б—Э₂;
• • функцию D₃ выполняет переход база — коллектор транзистора Т,. Обратим внимание, что этот переход работает при прямом напряжении (на прямой ветви его ВАХ).

Поясним работу схемы элемента ТТЛ (см. рис. 19.10, а) при условии, что логической «единице» и логическому «нулю» на входе соответствуют напряжения u[_x = Е и и°_ъх = 0. В рассматриваемой цепи возможны четыре различных ситуации на входе. Но только в одной из них транзистор Т₂ открыт, а именно, когда на оба входа поданы напряжения высокого уровня: г/_вх1 = Е и м_вх2 = Е. При этом оба эмиггерных перехода транзистора Т, запер;

Рис. 19.10. Транзисторно-транзисторная логика:

а — простейший элемент ТТЛ; 6 — эквивалентная диодная схема при и_вх{ = Е и и_вх2 = Е; в — расчетная схема цепи, изображенной на рис. 19.10, б

ты, поскольку потенциал базы Т, (точка Б, на рис. 19.10, а) всегда ниже Еза счет падения напряжения на резисторе /?,. Именно этот случай изображен на эквивалентной диодной схеме элемента (см. рис. 19.10, б), а также на эквивалентной расчетной схеме (рис. 19.10, в), где эмиттеры транзистора Т, оборваны. В замкнутом контуре, содержащем источник питания Е, резистор R_v два прямо смещенных перехода база — коллектор Т, и база — эмиттер Т₂ (см. рис. 19.10, в) протекает ток.

(19.1).

величина которого обеспечивает надежно открытое состояние указанных р-и-переходов.

Если учесть, что для кремниевого транзистора напряжение на открытых р-77-переходах г/_вк(Т₁) и и_вэ(Т₂) составляет примерно 0,6 В, то из соотношения (19.1) получаем однозначное соответствие между резистивным сопротивлением и током i_v отбираемым от источника питания в режиме двух логических «единиц» на входе: R_{ ~ (Е — 1,2)/i_v Напомним, что при открытом Т₂ напряжение на выходе минимально (~ 0,1 В для кремниевого транзистора), что соответствует на выходе логическому нулю (у = 0).

В оставшихся не рассмотренных нами трех логических ситуациях элемента ТТЛ (см. рис. 19.10, а) хотя бы одно из входных напряжений равно нулю:

^а) ^WBX1⁼ °>* ^wbx2 ⁼ Е (х 1 = 0; х₂ = 1);

и_ВХ1 ^— Е, и_вх2 — 0 (Xj — 1, х₂ — 0),.

^в) ^инх1 ⁼ 0; ^ивх2 ^{= 0} (^{х = Х}2 ⁼ 0);

При этом один либо оба эмиттерных перехода транзистора Т, открываются и потенциал точки Б, (база Т,) снижается до величины порядка 0,6 В.

Согласно эквивалентной схеме, представленной на рис. 19.10, б, разность потенциалов ф_Б) — % = u_Bt0 определяет суммарное напряжение на двух прямо смещенных р-гг-нереходах (база — коллекторный Т, и база — эмиттерный Т₂). Теперь оно не превышает 0,6 В, а на каждом из переходов — 0,3 В. Рабочая точка для каждого из названных переходов смещается на начальный участок его ВАХ, где ток через переход близок к нулю. Транзистор Т₂ пребывает в режиме отсечки, и на выходе схемы имеем логическую «единицу» у = 1 (м_вых ~ Е).

Таким образом, проанализированная нами схема элемента ТТЛ (см. рис. 19.10, а) обладает следующими логическими свойствами:

• 1) з, = 1;х₂= 1 ;у = 0;
• 2) 3, = 0; х₂ = 1; у = 1;
• 3) х, = I; х₂ = 0; у = 1;
• 4) х_х = 0; х₂ = 0; у = 1.

В условиях позитивной логики все указанные четыре соотношения принадлежат логической операции «И-НЕ» (логическое умножение с инверсией) -у= х_гх₂.