Элемент транзисторно-транзисторной ложки (его варианты)

 

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к элементам транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) с диодами Шоттки, и может быть использовано в схемах с повышенной помехозащищенностью.Цель изобретения - повышение помехозащищенности элемента ТТЛ и расширение области регулирования порога переключения введением в элемент ТТЛ (по первому пункту формулы) резисторов I5 и 16 дополнительного транзистора 17 р-пр-типа , элемента 18 регулировки порога переключения, диода 19. Кроме .того, элемент ТТЛ содержит входной транзистор 1 п-р-п-типа, вход 2, резисторы 3,4 и 5,шину 6 питания, резисторы 7 и 8, общую шину 9, фазоразделительный транзистор 10, выходные транзисторы 11 и 13 п-р-п-типа , выход 12 элемента и эмиттерный . повторитель 14. В описании изобрете (П ния приводятся варианты выполнения ТТЛ по остальньм пунктам формулы изобретения. 2с. 2 з. п. ф-лы. 3 ип,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ИЕ (И) А1 (4 Н 03 К 19/088

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фие. l.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 3849536/24-21 (22) 29.01.85 (46) 30.11.86.Бюл. 8 44 (72) С.К.Желтышев, В.Н.Коннов и В.А,Андронова (53) 621.374 (088.8) (56) Наумов 8).Е. и др. Помехоустойчивость устройства на интегральных логических схемах. М.: Сов.радио,,1975, с.105, рис.5.9.

Шаругин И.И. Транзисторно-транзисторные логические схемы. М.: Сов. радио, 1974, с.89, рис.3.1. (54) ЭЛЕМЕНТ ТТЛ (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к импульсной технике, в частности к элементам транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) с диодами В1оттки, и может быть использовано в схемах с повышенной помехозащищенностью.Цель изобретения — повышение помехозащищенности элемента ТТЛ и расширение области регулирования порога переключения введением в элемент ТТЛ (по первому пункту формулы) резисторов 15 и 16 дополнительного транзистора 17 р-ир-типа, элемента 18 регулировки порога переключения, диода 19. Кроме .того, элемент ТТЛ содержит входной транзистор 1 п-р-п-типа, вход 2, резисторы 3,4 и 5, шину 6 питания, резисторы 7 и 8, общую шину 9, фазоразделительный транзистор 10, выходные транзисторы ll и 13 и-р-и-типа, выход 12 элемента и эмиттерный повторитель 14. В описании изобретения приводятся варианты выполнения

ТТЛ по остальными пунктам формулы изобретения. 2 с. 2 з. и. ф-лы. 3 ип.

1274149

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к элементам ТТЛ с диодами Шоттки, и может быть использовано в схемах для по-: вышенной помехозащищенности.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности элемента и расширение области регулирования порога переключения.

На фиг.1 показана принципиальная схема элемента ТТЛ (по п.1 формулы изобретения); на фиг.2 — принципиальная схема элемента ТТЛ по п.п. 2 и 3 формулы изобретения; на фиг.3— принципиальная схема элемента ТТЛ по п.п. 2 и 4 формулы изобретения.

30

Элемент ТТЛ содержит входной транзистор 1 типа п-р-п,эмиттер которо- го соединен с входом 2 элемента, первые выводы первого, второго и третьего резисторов 3 — 5 подключены.к шине 6 питания, первые выводы четвертого и пятого резисторов 7 и 8 подключены к общей шине 9. Эмиттер д>азоразделительного транзистора 10 типа и-р-и соединеп с вторым выводом четвертого резистора 7 и с базой первого выходного транзистора

11 типа и-р-n)ýìèòòåð транзистора

11 соединен с общей шиной 9, а кол е лектор " c выходом 12 элемента и с эмтттером второго выходного транзистора )3 типа п-р-п, коллектор транзистора 13 соединен с вторым выводом третьего резистора 5 и с 35 коллектором эмиттерного повторителя

14 на транзисторе п-р-п-типа, эмиттер которого соединен с базой второго выходного транзистора 13 и с вторым выводом пятого резистора 8, а база — с коллектором фазоразделительного транзистора 10 и с вторым выводом второго резистора 4, элемент TTJI содержит также первый и второй дополнительные резисторы 15 и 16, дополнительный транзистор 17 тина р-п-р,элемент регулировки порога переключения 18 и диод 19, при этом эмиттер р-и-р транзистора 17 соединен с первым выводом второго дополни- 5О тельного резистора 1б, второй вывод которого подключен в точке соединения первого 3 и первого дополнительного 15 резисторов, второй вывод первого дополнительного резистора 15 соединен с базой входного транзистора 1, коллектор которого подключен к первому выводу элемента регулировки порога переключения 18, второй вывод которого соединен с коллектором транзистора 17 и анодом диода 19, катод которого подключен к коллектору входного транзистора 1, база транзистора 17 соединена с коллектором фазоразделительного транзистора 10, база которого соединена с коллектором транзистора 17.

Элемент ТТЛ (фиг.2) содержит все элементы устройства по фиг.1, кроме транзистора 1, вместо которого введен входной транзистор 20 типа р-п-р, эмиттер которого подключен к первому выводу первого дополнительного резистора 15 и первому выводу элемента регулировки порога переключения 18, коллектор — к общей щине 9, база — к входу 2 элемента, в качестве элемента регулирования порога переключения

18 использован диод 21) анод которого соединен с коллектором транзистора 1, а катод — с коллектором тран-. зистора 17.

В элементе ТТЛ (фиг.З) в качестве элемента регулировки порога переключения 18 использован регулирующий транзистор 22 типа р-п-р,при этом эмиттер регулирующего транзистора

22 является первым выводом элемента регулировки порога переключения, кол-. лектор — его вторым выводом, а база соединена с источником опорного напряжения 23.

Элемент ТТЛ (фиг.1) работает следующим образом.

При низком уровне напряжения на входе 2 (логическом "0") транзистор

1 находится в режиме насыщения. При этом на коллекторе транзистора 1 уровень напряжения о где U — напряжение логического "0"

Ви на входе;

П вЂ” падение напряжения коллектор-эмиттер входного транзистора Шоттки в режиме насьпцения.

Уровня напряжения U недостаточно для включения трех переходов: элемента регулировки порога переключения 18 и эмиттерных переходов транзисторов 10 и 11. Транзисторы 10 и 11 находятся в режиме отсечки.

Включены транзисторы 13 и 14, которые находятся в активном режиме.

3 1274149

На выходе 2 формируется высокий . ют уровень напряжения (логическая "1"); хо ся транзисторы 10 и 11. Они передят в режим насьпцения. На коллекторе транзистора 10 устанавливается низкий уровень напряжения:

П Пр + П яи е. 0,8+0,3 М 1, 1 Вэ (5) где Ub, — падение напряжения на переходе база — эмиттер транзистора 11;

U — падение напряжения коллекиэи ю тор — эмиттер транзистора

10 в режиме насьпцения.

На выходе 12 устанавливается низкий уровень напряжения (логический

"0") . где U„,„„ — падение напряжения коллектор — эмиттер транзистора 11 в режиме насыщения.

Транзистор 14 остается в активном режиме. Транзистор 13 переходит в режим отсечки. Когда транзистор 10 переходит в режим насьпцения, то включается транзистор !7, поскольку ! потенциал U„ становится ниже потенциала П, (выражения (4) и (5)).

Транзистор 17 переходит в актив- . ныйрежим, диод Шоттки транзистора

10 шунтирует коллекторный переход транзистора 17 и предотвращает его насыщение. Конструкция диода Шоттки выбирается такая, что падение напряжения на прямовключенном диоде 11!отт". ки меньше, чем падение напряжения на переходе база — коллектор транзистора 17 в режиме насыщения. Конструктивно диод Поттки может быть выполнен в составе транзистора 10 или отдель но.

При включении транзистора 17 ос»

;новная часть тока эмиттера транзистора 17 идет s коллектор транзисто;ра 17 н затем в базу транзистора !О.

:Включение транзистора 17 приводит к тому, что потенциал U онижается ,до величины.0„ меньшей чем U„ (см. (4)) г (4) П, g П вЂ” 2П «5,0 — 1,5Ф3,5 В, !

rpe U — напряжения на шине 6 питания, «5 В;

U — падение напряжения на переИ ходе база — эмиттер транзисторов 13 и 14.

Напряжение на коллекторе транзистора !0 U близко к напряжению на

К шине 6 питания U„ 5,0 В, поэтому транзистор 17 в режиме отсечки и цепь дополнительный резистор !6 транзистор 17 не работает.

Для переключения схемы из состояния логической "I" в "0" на вход 2 необходимо подать напряжение где U — падение напряжения на переЕэ ходе база — эмиттер включентранзисторов 10 H !I равное 0,7-0,8 В;

П вЂ” падение напряжения иа прямо3 смещенном диоде 18, равное

0,7-0,8 В;

U — падение напряжения коллекиэи1 30 тор — эмиттер входного транзистора 1 в режиме насьпцения.

Таким образом, выражение (1) определяет приближенную величину порога переключения иэ логической "I" ° 33 в "0"

Когда на выходе 2 уровень напря1О жения достигает уровня U„, то тран-4О зистор 14 переходит в инверсный режим. При этом на базе транзистора 1 уровень напряжения (U ) U6 = 3 П + П э"-2,4+0,5 2,9 В, (3) 45 где U „ — падение напряжения на прямосмещенном диоде Иоттки транзистора 1.

Между резисторами 15 и 16 устанавливается уровень напряжения (U„):

Ц 3 П + П + Ы .ъ Я.е i

U - 3 U" + U ) бэ Р+R и

5 16

+П +

П вЂ” (2U + П,-З э ьэ кзн R + R

{6) где R,, R — сопротивления реэисто3 С5 ров 3 и 15.

Когда уровень напряжения на входе

2 превысит уровень U, то включа«R

1274149

Ц„„ — падение напряжения коллектор — эмиттер транзистора

10 в режиме насьпцения. !

Величина U„ определяется отношением резисторов 3 и 16.

Понижение потенциала Uz приводит к тому, что закрывается коллекторный переход транзистора 1 и элемент регулировки порога переключения 18. Уровень потенциала на базе транзистора

t понижается до величины IJg Й U„

U — U «« (7)

11«и ««П + — — — -и-(В и э R +

3 16

15

Таким образом, если элемент находится в состоянии логического "01, ° то за счет введения обратной связи

16 и 17 происходит понижение напря жения на базе транзистора 1. Если теперь начать ««о««и«кать входные напряжения, то схема сохраняет состояние логического "0" на выходе 12 до тех пор,пока не откроется эмиттерный переход транзистора 1, т.е. когда

U „ достигнет величины

"в„ (8) 45

При отсутствии резистора 15 (R =

I 1g

= О) при U = U — Ug происходит

bX o переключение тока резистора 3 иэ эмиттерной цепи транзистора 17 в базу транзистора 1. Транзистор 17 вь«ключается, транзистор 1 переходит в режим «асьпцения, в базу транзисто- Б5 ра 10 перестает поступать ток. При этом транзисторы 17, 10, 11,,: 13 выключаются. На выходе 12 устанав3 где U, „2 11 + JJ„»

П вЂ” потенциал на эмиттере включенного транзистора 17; — падение напряжения на пере8Э ходе база — эмиттер транзис- 20 торов 11 и 17;

U — падение напряжения коллек»оп тор — эмиттер транзистора

10 в режиме насьпцения.

Величины сопротивления 3 и 16 под- 5 бираются так, что уровень напряжения Ug становится меньше Б при

Unov пх

1 I

Минимальное значение U равно U при отсутствии сопротивления 16 30 (R = О)

I

U ««U 2 U + U э э кэп ливается высокий уровень напряжения (лог«щеская ") ") .

Таким образом, при отсутствии резистора 15 (R 5 = О) порог переключе-, ния из логического "0" в "1" Ц„ примерно равен величине

Uïî«Uh "Зэ "1 ° "оэ" 2 "яэ "кэ

+ Псс (2П6 э + о кэн)

К + R 16 S3

3 16 ., П + П- -(2USj. Ц» д. (9)

8q кэн 1э + 1э

16

3 16

Из (9) видно, что резистор 16 вводится для того, чтобы иметь возможность

6 увеличивать величину порога U no

11ЬР сравнению с минимальным порогом

1О

U, равным пор.мин

О1

+ ". ««р«« = 0 °

Таким образом, при отсутствии резистора 15 для выбора заданной велиО1 чины порога переключения ц„ р из (9) выбирается соответствующие значения резисторов 3 и 16.

Введение резистора 15 позволяет понизисть величину порога переключеа1 ния U примерно на величину пор

U — U R

Я, IS

R . Действительно

Э з l. при отсутствии резистора 15 порог переключения определяется величиной

О1

11„„«Б — U> . При наличии резистора

k э

15 переключение элемента из "0" в

"1" происходит, когда весь ток резистора 3 переключается из цепи резистора .16 в цепь резистора 15. При этом

I уровень потенциала П, который определяет порог переключения, равен

П «11 ñ Я

b "" R R

Приблизительная величина порога пе61 реключения U„ станет равна

О1 Пс

U. 1«U — U -11«1-- — 5 К вЂ” U (10) су «1J o3 R 15 83 з т.е. уменьшается по сравнению с (9) .

Выражения (1), (2), (6), (9), (10) позволяют определить пороги переклю1О о« чения схемы U«, U . Из них видно, что элемент обладает гистерезисной передаточной характеристикой, что обеспечивает высокую помехоустойчивость .

О1

Tlopor переключения П„ор можно регулировать в широких пределах изменением резисторов 3, 15 и 16.

1274

Диод 19 введен для обеспечения цепи разряда транзистора 10 при включении схемы. Вместо диода 19 может использоваться резистор, подключаемый к базе транзистора 10 и к шине "Земля" 9.

Для обеспечения активного режима транзистора 17 наряду с использованием диода !Чоттки в транзисторе 10 можно также использовать подключение диода или диода Шоттки между базой транзистора 17 и коллектором транзистора 10. В этом случае обеспечивается активный режим работы транзистора 17 даже при отсутствии диода 15

1!1оттки в транзисторе 10.

Элемент ТТЛ фиг.2 работает следующим образом.

При логическом "0" на входе 2 трантранзистор 20 находится в активном 20 режиме. Входной ток его равен

149 процесс переключения схемы происходит аналогично схеме фиг. l . Включаются транзисторы 10 и 11. Низкий уровень напряжения на коллекторе транзистора 10 открывает транзистор

17, который переходит в активный режим. уровень напряжения 11„ и, соответственно Ug уменьшается так, что эмиттерный переход транзистора

22 закрывается. Уровень установившегося потенциала U и величина реR зисторов 3 и !5 определяют порог

oi перекл ения U„îð.

Для обеспечения нормального функционирования схемы необходимо обеспечить активный режим работы транзистора 22 при его включении, не допустить режим насыщЕния,, т.е. недопустимо открывание коллекторного перехода транзистора 22.

Для обеспечения активного режима транзистора 22 уровень опорного напряжения ",„ не должен быть ниже величины где р — прямой коэффициент усиления базового тока транзистора.

Величина входного тока низкого о уровня f не превышает допустимой 5!! ех величины для схем приемников, обеспечивая высокое входное сопротивление.

При работе ТТЛ (фиг.3) источник опорного напряжения 23 задает уро" вень опорного напряжения U, на базе транзистора 23, т.е. порог переклюто чения U,„

Когда на входе 2 низкий уровень о напряжения П < U», то на входе ех схемы 12 — логическая "!".

Аналогично схеме фиг. l транзисторы 17, IO и 11 отключены. Транзистор 1 в активном режиме, транзистор

18 отключен. При повышении входного . 45 напряжения до величины где U — падение напряжения вклю3 э ченных транзисторов 1 и 22, происходит переключение тока из эмиттерной цепи транзистора в эмиттерную цепь транзистора 22. Транзистор выключается, транзистор 18 пе— реходит в активный режим.

Подавляющая часть эмиттерного 55 тока поступает из эмиттерной цепи транзистора 22 в коллекторную цепь и затем в базу транзистора 10. Далее где По — падение напряжения перехода э база — эмиттер транзисторов

10 и ll; .U — напряжение открывания пере3к хода база — коллектор транзистора 22.

Таким образом, схема, представленная на фиг.3 позволяет изменять поот 1о роги переключения U„ U„ „ в широком диапазоне напряжений.

Формула и з о б р е т ения

1. Элемент ТТЛ, содержащий входной транзистор типа п-р-n,ýèèòòåð которого соединен с входом элемента, первый, второй и третий резисторы, первые выводы которых подключены к . шине питания, четвертый и пятый резисторы, первые выводы которых подключены к общей шине, фазоразделительный транзистор типа и-р — и, эмиттер которого соединен с вторым выводом четвертого резистора и с базой первого выходного транзистора типа п-р-п, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор — с выхо— дом элемента и с эмиттером второго выходного транзистора типа п-р-п, коллектор которого соединен с вторым выводом третьего резистора и с коллектором эмиттерного повторителя на

1274149 транзисторе типа п-р-п, эмиттер которого соединен с базой второго выходного транзистора и с вторым выводом пятого резистора, а база — с коллектором фазоразделительного транзистора и с вторым выводом второго резистора, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности элемента, в него введены первый и второй дополнительные резис- !О торы, дополнительный транзистор типа р-п-р, диод и элемент регулировки порога переключения, при этом эмиттер дополнительного транзистора соединен с первым выводом второго дополнительного резистора, второй вывод которого подключен к точке соединения первого и первого дополнительного резисторов, второй вывод первого дополнительного резистора соединен с базой входного транзистора, коллектор которого подключен к первому выводу элемента регулировки порога переключения, второй вывод, которого соединен с коллектором до- 25 полнительного транзистора и анодом диода, катод которого подключен к коллектору входного транзистора, база дополнительного транзистора соединена с коллектором фазоразделительного транзистора, база которого соединена с коллектором дополнительного транзистора.

2, Элемент ТТЛ, содержащий первый второй и третий резисторы, первые вы35 воды которых подключены к шине пита ч ния, четвертый и пятый резисторы, первые выводы которых подключены к ,общей шине, фазоразделительный транзистор типа п-р-п, эмиттер которого соединен с вторым выводом четвертого резистора и с базой первого выходного транзистора типа п-р-п, эмиттер . которого соединен с общей шиной, а коллектор — с выУодом элемента и с эмиттером второго выходного транзистора типа п-р-п, коллектор которого соединен с вторым выводом третьего резистора и с коллектором эмиттерного повторителя на транзисторе ти" па п-р-п, эмиттер которого соединен с базой второго выходного транзистора и с вторым выводом пятого резистора, а база — с коллектором фазоразделительного транзистора и с вторым выводом второго резистора, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности элемента, в него введены первый и второй дополнительный резисторы, до- полнительный транзистор типа р-п-р, диод, элемент регулировки порога и второй транзистор тит!а р-п-р, при этом эмиттер дополнительного транзистора соединен с первым выводом второго дополнительного резистора, второй вывод которого подключен к точке соединения первого и первого дополнительного резисторов, второй вывод первого дополнительного резистора соединен с эмиттером входного транзистора и первым выводом регулировки порога переключения, второй вывод которого соединен с коллектором дополнительного транзистора и анодом диода, катод которого подключен к эмиттеру входного транзистора, багаза которого подключена к входу, а коллектор " к общей шине, база

Дополнительного транзистора соедийена с коллектором фазораэделительного транзистора, база которого соединена с коллектором дополнительного транзистора.

3. Элемент ТТЛ по пп.! и 2, о т— л и ч а ю шийся тем, что, в качестве элемента регулировки порога переключения использован диод, анод и катод которого являются соответственно первым и вторым вывода-; ми элемента регулировки порога переключения

4. Элемент ТТЛ по пп. 1 и 2, о тл и ч. а ю шийся тем, что, с целью расширения области регулировки порога переключения, в качестве элемента регулировки порога переключе- . ния использован регулирующий транзистор типа р-п-р, эмиттер.и коллектор которого являются соответственно первым и вторым выводами элемента регулировки порога переключения, а база подключена к источнику опорного напряжения.

1274149

Составитель А.Янов

Редактор Э.Слиган Техред И.Попович Корректор В, Бутяга

Заказ 6490/58 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб °, д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул. Проектная,