Теоретические сведения
Типовая схема базового вентиля микросхем ТТЛ приведена на рис. 6.8. Входами схемы являются выводы эмиттеров многоэмиттерного транзистора (МЭТ) VT1. Выходной сигнал формируется схемой сложного инвертора на транзисторах VТ2-VТ5.
Рисунок 6.1. - Схема базового вентиля ТТЛ
Схема на рис. 6.1 реализует логическую операцию И-HЕ — появление нулевого потенциала на выходе возможно лишь при наличии единичных потенциалов на всех входах. Логическую операцию «И» выполняет МЭТ, операцию «НЕ» — сложный инвертор.
Все серии микросхем ТТЛ имеет одинаковые напряжения питания UП = 5 В ± 10% и сходные значения логических уровней входных и выходных напряжений, что обеспечивает возможность непосредственной стыковки микросхем ТТЛ различных серий. Однако уровни входных и выходных токов элементов ТТЛ различных серий различаются, что необходимо учитывать при расчете их нагрузочной способности.
Примечание:При снятии входных и выходных характеристик ТТЛ вентиля напряжение от источника питания на выводы микросхем необходимо подавать через токоограничительный резистор.
Входная характеристика
Входные характеристики вентилей ТТЛ всех серий качественно имеют одинаковый вид, так как их входные цепи одинаковы и отличаются лишь номиналами сопротивления резистора R1. Типовая входная характеристика вентиля ТТЛ показана на рис. 6.2.
Рисунок 6.2. - Входная характеристика ТТЛ вентиля
|
|
|
При входных напряжениях UВХ = -0,5 ¸ 1В эмиттерный переход МЭТ VТ1 открыт, входной ток вытекает из схемы по цепи, образуемой резистором R1и эмиттерным переходом транзистора VT1. Величина этого тока в указанном диапазоне изменения UВХ :
примерно линейно зависит от входного напряжения, крутизна характеристики определяется величиной сопротивления резистора R1. В зависимости от сопротивления R1, IВХ может быть от десятых долей мА до 1 ¸ 2 мА.
При возрастании входного напряжения до величины 1,2¸ 1,4 В начинают открываться транзисторы инвертора VТ2, VТЗ. Ток резистора R1 переключается из эмиттерной цепи в коллекторную цепь транзистора VT1, в результате чего входной ток резко уменьшается, а входной эмиттерный переход транзистора VTI запирается. При UВХ =1,4-1,6 В входной эмиттер VТ1имеет обратное смещение, коллекторный переход VT1открыт. При этом МЭТ работает в инверсном режиме. Входные токи вентилей ТТЛ при UВХ >1,4-1.6 В имеют значение порядка десятков мкА.
При увеличении входного напряжения до 7-8 В начинается пробой эмиттерного перехода МЭТ и входной ток резко возрастает. Если этот ток не ограничен до значения 1-3 мА, то вентиль может выйти из строя
Выходные характеристики
|
|
|
В статическом режиме работы вентиля ТТЛ транзисторы выходного каскада инвертора всегда находятся в противоположных состояниях. Если открыт VТ5, а VТ4закрыт, то это состояние соответствует низкому выходному уровню напряжения, т.е. логическому «0», противоположное состояние — высокому выходному уровню, т.е. логической«1».
Каждому из этих двух состояний соответствует своя выходная характеристика. Для снятия такой характеристики напряжение на выходе вентиля меняется принудительно с помощью внешнего источника напряжения. Типичные выходные характеристики приведены на рис. 6.3.
Рисунок 6.3. - Выходные характеристики ТТЛ - вентиля
При низком уровне напряжения на выходе транзистор VТ4 закрыт, а VТ5открыт. Поэтому выходное сопротивление вентиля мало и определяется сопротивлением насыщенного транзистора VТ5(порядка 10 Ом). При увеличении выходного напряжения ток быстро нарастает до тех пор, пока транзистор VТ5не выйдет из насыщения. Его дифференциальное сопротивление резко возрастает и рост выходного тока прекращается.
При уменьшении выходного напряжения почти до нуля транзистор VТ5 начинает работать в инверсном режиме и выходной ток изменяет свое направление — начинает вытекать из схемы.
|
|
|
При высоком уровне напряжения на выходе транзистор VТ5 закрыт и вид выходной характеристики определяется транзистором VТ4. В области больших положительных напряжений (свыше 3,5 В) транзистор VТ4блокирован закрытым диодом VDЗ, на выходе протекает небольшой ток утечки. При напряжении, меньшем 3,5 В, и в области относительно малых входных токов падение напряжения на резисторе R5 мало и транзистор VТ4 работает в активном режиме как эмиттерный повторитель. Изменение выходного тока в этой области с уменьшением напряжения определяется малым выходным сопротивлением эмиттерного повторителя.
В области отрицательных значений UВЫХ резкое возрастание выходного тока связано с открыванием перехода подложка-коллектор транзистора VТ5.
Выходные характеристики вентилей ТТЛ различных серий различаются лишь уровнями выходных токов.
Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 22; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!