Схемы ТТЛ

December 15, 2011 by admin Комментировать »

Первые логические ИС широкого применения появились с развитием устаревших логических элементов ДТЛ (рис. 13.4, в). Диоды на входе были изготовлены в виде специального многоэмиттерного транзистора, давшего схеме ее название — транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ); эта схема и сегодня все еще используется в различных формах. На рис. 13.14 показана принципиальная схема одного логического элемента И-НЕ микросхемы 7400 (аналог 155ЛАЗ. — Примеч. перев.). Хотя выходной каскад здесь немного сложнее, чем у схемы на рис. 13.4, в, транзистор Тх можно рассматривать как замену диодов Dv Dv Dy Многоэмиттерный транзистор применен здесь не ради удобства производства, его использование разительно улучшает свойства схемы. Когда сигнал на любом из входов становится равным логическому 0 (вход заземляется), большой коллекторный ток транзистора Т{ немедленно отводится на землю, в результате чего происходит быстрое рассасывание заряда, накопленного в базе транзистора Т2. Таким образом, транзистор Т2 быстро запирается, обеспечивая быстрое срабатывание логического элемента за время около 10 не.

Упоминание о скорости срабатывания транзисторов на этом этапе нашего обсуждения сначала может показаться немного не относящимся к делу, поскольку в наших предыдущих примерах время их переключения казалось бесконечно малым. Однако в сегодняшних системах обработки данных уровень сложности очень быстро растет, и число переключений логических элементов, необходимых для получения ответа или сортировки данных, составляет миллионы или даже миллионы миллионов, так что скорость срабатывания (время прохождения сигнала через логический элемент) становится существенным критерием для разработчиков.

Для всех TTJI-схем обычным является напряжение источника питания +5 В. Для правильной работы схемы эта величина должна оставаться в пределах между 4,75 и 5,25 В и ни при каких обстоятельствах не должна превышать напряжения порядка 7 В, иначе происходит лавинообразный пробой некоторых /?-я-переходов, смещенных в обратном направлении, по ним течет большой ток, и кристалл разрушается.

Выходной каскад ТТЛ-схем образован двумя транзисторами Г3 и Т4 в конфигурации «выходной двухтранзисторный каскад» (в оригинале такая схема выходного каскада называется «totem pole», «тотемный столб». — Примеч. перев.). Транзистор Т4 осуществляет активное подтягивание (pull up) потенциала выхода к уровню напряжения питания, когда значение сигнала на выходе становится равным логической 1, и, таким образом, значительно уменьшает время переключения благодаря быстрому заряду емкости, подключенной к выходу.

Каждый вход «стандартной» ТТЛ-схемы потребляет ток 40 мкА, когда на его входе поддерживается логическая 1, и отдает ток 1,6 мА при значении входного сигнала, равном логическому 0. Каждый выход «стандартного» логического элемента способен отдавать ток величиной не менее 400 мкА и принимать ток величиной не менее 16 мА. Поэтому логический элемент имеет нагрузочную способность по выходу, равную 10, и сигнал с него можно подать на входы десяти «стандартных» логических элементов. Имеются также специальные логические схемы — буферы — с большой выходной мощностью. Например, в ИС 7437 (аналог 155ЛА12. — Примеч. перев.), как и в ИС 7400, имеется четыре 2-входовых элемента И—НЕ, но нагрузочная способность равна 30.

Когда говорят, что входной ток «стандартной» ТТЛ-схемы равен 40 мкА/(-1,6 мА), обычно имеют в виду нагрузку единичного входа. Хотя эти значения справедливы для большинства входов ТТЛ-схем, некоторые триггеры и счетчики могут представлять собой со стороны входа нагрузку, соответствующую, например, четырем входам. В таких случаях следует быть внимательным и проверить по справочным данным, не превышена ли нагрузочная способность предыдущей схемы.

Так называемые «стандартные» ТТЛ-схемы в наше время устарели, их заменили маломощные ТТЛ-схемы с диодами Шотки (ТТЛШ) серии 74LS (аналог: серия 555. — Примеч. перев.), которые потребляют только четверть тока, требуемого «стандартными» ТТЛ-схемами. Обычно меньшие токи влекут за собой уменьшение скорости срабатывания, поскольку внутренние емкости при этом заряжаются и разряжаются медленнее, но производители схем уменьшают влияние этих внутренних емкостей путем введения диодов Шотки с малой разностью потенциалов при смещении в прямом направлении для предотвращения насыщения транзисторов и сохранения времени переключения логических схем порядка 10 не. Этот метод, примененный в схемах со «стандартным» током — серия 74S (аналог: серия 531. — Примеч. перев.), — дает дополнительное \менынение времени переключения с типичным значением 3 не на элемент. Усовершенствованный способ производства ИС с оксидной изоляцией позволяет получить наилучшие значения обоих параметров: равное 3 не время переключения сочетается с малой потребляемой мощностью в перспективных экономичных схемах с диодами Шотки. К последнему типу схем относятся ИС серий 74ALS и 74F (аналоги: серии 1533 и 1531 соответственно. — Примеч. перев.).

Сегодня в большинстве промышленных применений микросхемы типа ТТЛ и ТТЛШ заменяются КМОП-схемами, описанными ниже. Однако ТТЛ-схемы продолжают оставаться наиболее удобными для экспериментов, о которых здесь идет речь. Выходной ток ТТЛ-схем достаточен для работы светодиодов а в некоторых случаях и для непосредственного подключения реле. Как в ТТЛ-, так и в ТТЛШ-схемах имеется множество удобных и разнообразных счетчиков и регистров средней степени интеграции (СИС), которые идеальны для экспериментирования.

Информация о цоколевке рада наиболее популярных интегральных схем семейства ТТЛ помещена в приложении 4.

Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты