Circuite logice integrate TTL

Circuite logice integrate TTL

Circuitele TTL (tranzistor - tranzistor - logic) s-au impus datorita unor performante deosebite (viteza mare si putere disipata redusa) si unei diversitati remarcabile fiind la un moment dat cea mai raspandita familie de circuite digitale. Familia logica TTL este astazi diversificata in mai multe serii de circuite, fiecare serie avand un domeniu optim de utilizare dar compatibile intre ele. Seria normala sau standard TTL are indicativul 54/74XX iar in tara noastra CDB 4XX E. Cu toate ca aceasta familie a fost inlocuita treptat incepand din anii `90 de familia CMOS, ea mai poate fii intalnita si azi, mai ales in laboratoarele educationale. Poarta fundamentala este in aceasta familie poarta SI-NU (NAND), figura 4.5.

Figura 4.5. Poarta SI-NU TTL.

Circuitul CDB 400E contine 4 astfel de porti intr-o capsula. Circuitele TTL sunt alimentate cu tensiunea V_cc 5V si lucreaza in logica pozitiva. Functia logica este realizata cu ajutorul tranzistorului multiemitor T₁. Tranzistorul T₂ indeplineste functia de comanda in contratimp a etajului de iesire TOTEM-POLE realizat cu tranzistoarele T_3, T₄ si dioda D. In functie de valoarea tensiunii de iesire in regim stationar, unul dintre aceste tranzistoare este saturat si celalalt blocat. Diodele D₁ si D₂ sunt diode de limitare pe intrari ce protejeaza intrarile la salturi negative de tensiune.

Pentru a arata ca circuitul indeplineste functia SI-NU sa presupunem mai intai ca toate intrarile se afla la un potential corespunzator valorii asociate nivelului logic la intrare (2 - 5 V). In aceste conditii jonctiunile EB ale tranzistorului de la intrare sunt polarizate invers si jonctiunea BC functioneaza ca o dioda polarizata direct. T₂ este saturat de curentul prin R₁ si jonctiunea BC a lui T₁. Datorita caderii de tensiune pe rezistenta R₃ tranzistorul T₃ intra in saturatie astfel tensiunea la iesire devine egala cu tensiunea V_CE pentru un tranzistor saturat 0,2 V. Introducerea diodei D impiedica intrarea in conductie a tranzistorului T₄  cand T₃ este saturat deoarece potentialul punctului M nu este suficient pentru deschiderea lui T₄ si diodei D.

Asociind la intrare unei tensiuni mai mari ca 2 V nivelul logic si unei tensiuni la iesire mai mici de 0,4 V nivelul logic , rezulta ca acest circuit asigura la iesire daca toate intrarile sunt la . In figura 4.6,a se dau curentii de intrare si iesire corespunzatori.

In figura 4.6, b sunt marcate tensiunile si curentii care rezulta cand cel putin una dintre intrari este la (corespunzator unei tensiuni de intrare mai mici de 0,8 V) iar celelalte la . Se va vedea ca in acest caz iesirea portii este la (corespunzator unei tensiuni mai mari ca 2,4 V ). Daca o intrare se afla la 0 V, atunci jonctiunea EB corespunzatoare este deschisa si potentialul punctului P este 0,7 V, insuficient pentru a deschide pe T₂ si T₃ care prin urmare sunt blocate. Potentialul punctului M este ridicat si tranzistorul T₄ conduce permitand iesirii sa se afle la un potential ridicat corespunzator nivelului logic . Valoarea potentialului asociat acestui nivel este:

V_0H  V_cc - R₂I_B4 -V_BEsatT4 - V_D 3,6 V