Транзисторно-транзисторный логический элемент со сложным инвертором

Опубликовано 26.02.2011 Ведущий Валерий Харыбин

В микросхемах транзисторно-транзисторной логики (или ТТЛ) используют сложные инверторы. Они позволяют повысить быстродействие и нагрузочную способность элементов.
Схема базового элемента ТТЛ содержит три каскада.
Входной каскад, реализующий операцию И, состоит из многоэмиттерного транзистора VT1 и резистора R1. Ко всем входам многоэмиттерного транзистора подключены демпфирующие диоды. Они ограничивают влияние импульсов помех отрицательной полярности.
Фазоинверсный каскад состоит из транзистора VT2 и резисторов Rк и Rэ. Он управляет выходными транзисторами с помощью противофазных изменений напряжений на коллекторе и эмиттере VT2.
Выходной двухканальный усилитель состоит из транзисторов VT3, VT4, смещающего диода VD3 и резистора R0.
Сложный инвертор образуется совместной работой фазоинверсного и выходного каскадов.
Рассмотрим работу данной схемы.
При совпадении на входах элементов высоких уровней напряжений многоэмиттерный транзистор переключается в инверсный режим и своим коллекторным током открывает транзистор VT2. Часть эмиттерного тока транзистора VT2 втекает в базу транзистора VT4 и открывает его. После быстрого разряда паразитной емкости Cп через коллектор насыщенного транзистора VT4 на выходе устанавливается низкий уровень напряжения. При этом транзистор VT3 закрыт, так как напряжение, прикладываемое к последовательно включенным переходам базы и диода VD3, недостаточно для его открывания.
При подаче на один из входов напряжения низкого уровня многоэмиттерный транзистор переключается в режим насыщения, ток его коллектора равен нулю, вследствие чего закрываются транзисторы VT2 и VT4. При этом открытый транзистор VT3 работает в режиме эмиттерного повторителя и передает на выход высокое напряжение.
Повторитель создает в нагрузке ток, в 50-100 раз превышающий его входное значение. Это также обеспечивает быстрый разряд паразитной емкости Cп.
Таким образом, рассмотренная схема реализует функцию И-НЕ.
Схема элемента ТТЛ со сложным инвертором является типовой для ТТЛ серий К131, К133, К155.