Схемотехника элементов ТТЛ (транзистор транзисторная логика)

Год

Это не учебник и не лекции.

Это только конспект.

Содержание

Параметры логических элементов……………………стр. 3

Схемотехника логических элементов………………..стр. 4

Элементарные логические функции………………….стр. 7

Составление логических функций…………………….стр. 9

Комбинационные устройства…………………………..стр. 10

Последовательностные устройства……………………стр. 17

Арифметические основы работы

цифровых устройств………..стр. 23

Программируемая логическая матрица……………..стр. 32

Цифро-аналоговые преобразователи…………………стр. 33

Аналого-цифровые преобразователи…………………стр. 34

Знакосинтезирующие индикаторы……………………стр 37

Литература………………………………………………….стр. 44

Параметры логических элементов

1. Коэффициент объединения по входу — количество входов логического элемента, обеспечивающих выполнение заданной функции.

2. Коэффициент разветвления по выходу (нагрузочная способность логического элемента). Под нагрузочной способностью понимается количество входов однотипных логических элементов, подключаемых к выходу данного логического элемента без потери его работоспособности.

3. Характеристика быстродействия логического элемента:

·

0,1

время задержки срабатывания логического элемента, при переходе из состояния логического нуля (0) в состояние логической единицы (1):

1,0

t_{з ср};

· t_{з ср} — время задержки срабатывания логического элемента, при переходе из состояния логической единицы (1) в состояние логического нуля (0);

·

t0,1+t1,0

среднее время задержки срабатывания:

t_{ср.з ср}=

4. Напряжение высокого логического уровня или логической единицы, а также напряжение низкого логического уровня или уровня логического нуля.

Примечание: если напряжение высокого логического уровня больше напряжения низкого логического уровня, то речь идет о позитивной логике, в противном случае — о негативной логике.

5. Пороговое напряжение высокого логического уровня — это минимально возможное напряжение, при котором логический элемент сохраняет работоспособность, воспринимая или воссоздавая информацию как логическую единицу. Различают пороговое напряжение высокого логического уровня по входу и выходу элементов.

Пороговое напряжение низкого логического уровня — это максимально возможное напряжение, при котором логический элемент сохраняет свою работоспособность, воспринимая или воссоздавая информацию как логический ноль. Различают пороговое напряжение низкого логического уровня по входу и выходу элементов.

6. Входные и выходные токивысокого и низкого логических уровней.

7. Энергопотребление — максимальная мощность, рассеиваемая логическим элементом.

Энергия переключения для энергоэкономичных логических элементов.

Примечание: платой за быстродействие является энергопотребление.

8. Помехоустойчивость логических элементов. Различают два вида помехоустойчивости: статическую и динамическую.

· Статическая помехоустойчивость по высокому логическому уровню

оценивается разностью U¹ и U¹_вх.пор.

· Статическая помехоустойчивость по низкому логическому уровню

оценивается разностью U⁰_вх.пор и U⁰.

· Динамическая помехоустойчивость — это функция, связанная с временем действия помехи, и если время действия помехи меньше среднего времени задержки срабатывания (t_{действ.пом}<t_ср.з.ср), то эффективное значение помехи существенно выше значения величины статической помехоустойчивости.

Схемотехника логических элементов

Схемотехника элементов ТТЛ (транзистор транзисторная логика).

Основным активным элементом схемотехники ТТЛ является биполярный транзистор (кремниевый с n-p-n структурой).

Рис. 1.2.1 Схема логического элемента на многоэмиттерном биполярном транзисторе.

Таблица истинности такого логического элемента (3И-НЕ) будет выглядеть следующим образом:

Х1	Х2	Х3	у

В логическом элементе ТТЛ логическая функция реализуется с помощью многоэмиттерного биполярного транзистора VT1.

Рис. 1.2.2 Схема электрическая принципиальная ТТЛ элемента, с использованием квазикомплементарной пары

VT1 — выполняет заданную логическую функцию;

VT2 — фазоинвертор, который обеспечивает управление транзисторами VT3 и VT4;

VT3 и VT4 — транзисторы квазикомплементарного выходного каскада.

В выходном каскаде транзистор VT3 — усилитель с общим коллектором, VT4 — с общим эмиттером.

Диод VD1 предназначен для разноса потенциалов эмиттера VT3 и коллектора VT4 за счет протекания через него тока.

R4 — токоограничивающий резистор, который обеспечивает конечный ток в последовательной цепи VT3, VT4 в те моменты времени, когда VT3 уже открыт, а VT4 еще не закрыт, потому как насыщен.

Отличительной особенностью элемента ТТЛ является насыщенный режим работы транзистора VT4, благодаря чему достигается высокая нагрузочная способность, но снижается быстродействие. Для повышения быстродействия используются диоды Шоттки и транзисторы с переходом Шоттки, что позволяет исключить насыщение и оставить высокую нагрузочную способность. Такие логические элементы имеют аббревиатуру ТТЛШ и имеют широкое применение.