И. Хабловски - Электроника в вопросах и ответах

На рис. 12.10, б показана транзисторная схема, выполняющая функцию И — НЕ, на рис. 12.10, в — схема, выполняющая функцию ИЛИ — НЕ. Принцип работы обеих схем очень простой и не требует объяснения.

Достоинствами ТЛ-схем являются большая простота, высокое быстродействие, малое количество элементов. Недостатком — прежде всего необходимость подбора транзисторов с малым разбросом параметров, а также большее время выключения, особенно время t s.

Рис. 12.10. Транзисторные логические схемы, выполняющие функции НЕ( а), И — НЕ( б) и ИЛИ-HE( в)

В диодно-транзисторных решениях схемы элементов типа И, ИЛИреализуются как диодные, схемы элементов типа НЕ— как транзисторные и лишь схемы элементов И-НЕи ИЛИ-НЕ— как состоящие из диодов и транзисторов.

На рис. 12.11 представлен элемент ИЛИ — НЕв резисторно-транзисторном (РТЛ) схемном решении. Как легко заметить, он является модификацией элемента НЕ (см. рис. 12.10, а ). Если на любом из входов, имеется 1, то транзистор находится в состоянии насыщения и на выходе элемента появится сигнал логического 0. К недостаткам РТЛ-схем относятся: медленное переключение, низкая граничная частота, а также ограничение возможности интеграции из-за наличия резисторов и конденсаторов, включенных параллельно резисторам Rдля увеличения скорости переключения.

Рис. 12.11 . Логическая схема РТЛ, выполняющая функции ИЛИ — НЕ

На рис. 12.12 представлен пример построения схемы ТТЛ, выполняющей функции И — НЕ. Это решение соответствует интегральной схеме типа UCY7400 и 134ЛБ1, содержащей четыре вентиля.

Рис. 12.12. Логическая ТТЛ-схема, выполняющая функции И — НЕ на интегральных микросхемах типа UCY7400 или 134ЛБ

Схема работает следующим образом. Транзистор Т 1с двумя эмиттерами осуществляет логическое произведение (элемент И), а остальные транзисторы образуют выходной противотактный усилитель, осуществляющий функцию отрицания (элемент НЕ). Если хотя бы на одном из входов имеется сигнал логического 0 (ниже + 0,4 В), то транзистор Т 1 находится в состоянии насыщения, а транзистор Т 2— в состоянии запирания. В этом случае резистор R 3соединяет базу транзистора Т 1с массой, что вызывает его запирание.

Транзистор Т 3в этих условиях работает как эмиттерный повторитель, поскольку нагрузочное сопротивление схемы и сопротивление транзистоpa T 4в состоянии запирания значительно больше, чем сопротивление R 4. Выходной сигнал повторителя соответствует 1 (более +2,4 В).

При подаче сигнала, соответствующего 1, на оба входа вентиля эмиттерные переходы входного транзистора Т 1будут смещены в обратном направлении и ток базы этого транзистора будет протекать через коллекторный переход транзистора Т 2, который находится в состоянии насыщения. В режим насыщения перейдет также транзистор T 4и запрется транзистор Т 3. На выходе будет сигнал 0.

Соединения в корпусе интегральной микросхемы UCY7400 показаны на рис. 12.13.

Техника ТТЛ-схем отличается высоким быстродействием, простотой реализации, малым потреблением мощности и большой нагрузочной способностью. Благодаря этим достоинствам схемы ТТЛ являются наиболее распространенными логическими схемами.

Рис. 12.13. Соединения в интегральной микросхеме типа UCY7400

Это специальные коммутационные схемы со многими входами и выходами, причем на входах могут возникать все комбинации состояний, но только на одном из выходов может появиться сигнал, являющийся откликом на заранее определенную комбинацию входных состояний. Часто применяются диодные матричные схемы, которые используются в качестве декодеров или иначе дешифраторов например для преобразования информации из одного кода (двоичного) в другой (десятичный).

Принцип действия матричной схемы состоит в том, что состояние на отдельных входах влияет на смещение диодов, подключенных в матричной схеме к этим входам. В зависимости от этого смещения отдельные диоды открыты либо закрыты, что непосредственно влияет на выходные сигналы на отдельных выходах. Рассмотрим это на примере матричной схемы, изображенной на рис. 12.14.

Рис. 12.14. Матричная схема

Диоды управляются триггерами, которые на одном выходе дают напряжение, позволяющее открываться диодам, подключенным к этому выходу, а на другом выходе — напряжение, запирающее диоды, соединенные со вторым выходом. Если принять, что открыты диоды Д 3и Д 4, соединенные с выходом 2 триггера I, и диоды Д 7и Д 8, соединенные с выходом 4 триггера II, то закрыты диоды Д 1и Д 2, соединенные с выходом 1 триггера I, а также диоды Д 8 и Д 6, соединенные с выходом 3 триггера II. Проводящие открытые диоды вызывают закорачивание выходных резисторов, соединенных с этими диодами, т. е. в рассматриваемом случае закорачивание резисторов R 2, R 3, R 4. Следовательно, выходной сигнал появляется лишь на резисторе R 1, не имеющем соединения ни с одним из открытых диодов. Когда состояние триггеров таково, что смещение в направлении пропускания действует в точках 1 и 4 , а смещение в направлении запирания — в точках 2 и 3 , то выходной сигнал матричной схемы появляется только на резисторе R 2.