Диодно-транзисторная логика

Более совершенным по сравнению с логическим элементом ТЛНС является ло­гический элемент диодно-транзисторной логики (ДТЛ), схема которого показа­на на рис. 8.18.

В этой схеме можно выделить две последовательно включенные функциональные части: в первой входные сигналы х₁ и х₂ подаются на диодный элемент (диоды VD₁ и 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, следовательно, схема реа­лизует логическую операцию 2И—НЕ (число 2 означает количество входов ЛЭ). Диоды VD₃ и VD₄ играют роль элемента связи между двумя частями схемы и по­вышают ее помехоустойчивость.

Если на один из входов х₁ или х₂ подан сигнал , то один из диодов открыт и в схеме течет ток от источника через резистор R₁ и открытый диод. При этом в точке А установится потенциал = 0,7 В, недостаточный для отпирания двух последовательно включенных диодов VD₃ и VD₄. В результате транзистор VT₁ будет закрыт и на выходе схемы установится напряжение соответствую­щее логической единице. В таком состоянии схема будет оставаться 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, став достаточным для открывания диодов VD₃ и VD₄, и в цепи течет ток от источника через резистор R₁ диоды VD₃ и VD₄ в базу транзисто­ра VT₁. В результате транзистор VT₁, открывается, и на выходе схемы устанавли­вается низкий уровень напряжения (логический нуль), следова­тельно, в схеме ДТЛ выполняется операция И—НЕ. Резистор R₃ служит 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 R₃ соединяют не с землей, а с источником отрицательно­го напряжения , чтобы обеспечить более быстрое рассасывание базового заряда и уменьшить время задержки сигнала.

Логические элементы ДТЛ обладают высоким быстродействием и большим ло­гическим перепадом . Чаще всего они реализуются в виде гиб­ридных ИМС. Что касается полупроводниковых ИМС, то схема ДТЛ обладает существенным недостатком — большим количеством диодов, а каждый диод—это, в сущности, 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 ИМС — схемам транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ).