Элементы транзисторно-транзисторной логики

Опубликовано 26.02.2011 Ведущий Валерий Харыбин

Элементы транзисторно-транзисторной логики (или ТТЛ) появились в результате развития схем диодно-транзисторной логики в направлении сокращения числа компонентов,
уменьшения емкости переходов и учета специфики интегральной технологии.
Первоначально главной особенностью элементов ТТЛ было использование на входе многоэмиттерного транзистора для реализации операции И. Каждый эмиттер многоэмиттерного транзистора используется как логический вход. Число эмиттеров может быть от 1 до 8 и более.
Схема простейшего ТТЛ-элемента содержит многоэмиттерный транзистор, коллектор которого подключен к базе инвертирующего транзистора. Многоэмиттерный транзистор выполняет операцию И,
транзистор VT2 – операцию НЕ.
Поэтому элемент в целом реализует функцию И-НЕ.
В первом приближении многоэмиттерный транзистор рассматривают как совокупность из нескольких отдельных транзисторов с общей базой и коллектором. Для исключения взаимного влияния эмиттерные переходы располагают на расстоянии 10-15 мкм друг от друга, чтобы исключить диффузию носителей в базовом слое.
В схеме ТТЛ-элемента многоэмиттерный транзистор работает в двух основных режимах: инверсном и насыщения. Эти режимы отображаются различными эквивалентными схемами.
Инверсный режим возникает после подачи на все входы высоких уровней напряжений. В результате эмиттеры Э1 и Э2 закрываются,
коллекторный переход находится под прямым напряжением 0,8 Вольт и инжектирует электроны в общую базу.
При этом значение коллекторного тока достаточно для надежного насыщения транзистора VT2, и на выходе устанавливается низкий уровень напряжения.
Режим насыщения возникает при подаче на один или оба входа низкого уровня входного напряжения. При этом эмиттер открывается и инжектирует электроны в базу многоэмиттерного транзистора. Коллекторный переход транзистора также находится под прямым смещением, но не может собирать электроны,
значение коллекторного тока равняется нулю.
Транзистор VT2 остается закрытым, и на его коллекторе устанавливается высокий уровень напряжения.
Таким образом, в рассмотренной схеме элемента ТТЛ практически постоянный ток базы многоэмиттерного транзистора коммутируется или в базу транзистора (это инверсный режим), или в открытый эмиттер (это режим насыщения).