Элемент транзисторно-транзисторной ложки (его варианты) Советский патент 1986 года по МПК H03K19/88 

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к элементам ТТЛ с диодами Шоттки, и может быть использовано в схемах для повышенной 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.З принципиальная схема элемента ТТЛ по п.п. 2 и 4 формулы изобретения. Элемент ТТЛ содержит входной тран зистор 1 типа п-р-п,эмиттер которого соединен с входом 2 элемента, первые ВЫВОДЕ первого, второго и третьего резисторов 3-5 подключены, к шине 6. питания, первые выводы четвертого и пятого резисторов 7 и 8 подключены к об1цей шине 9. Эмит тер фазоразделительного транзистора 10 типа п-р-п соединен с вторым выводом четвертого резистора 7 и с базой первого выходного транзистора 11 типа п-р-п,эмиттер транзистора 11 соединен с общей шиной 9, а коллектор - с вьпсодом 12 элементаи с эмтттером второго выходного транзистора 13 типа п-р-п, коллектор транзистора 13 соединен с вторым выводом третьего резистора 5 и с . коллектором эмиттерного повторителя 14 на транзисторе п-р-п-типа, эмит- тер которого соединен с базой второ выходного транзистора 13 и с вторым выводом пятого резистора 8, а база - с коллектором фазоразделительн го транзистора 10 и с вторым выводо второго резистора 4, элемент ТТЛ содержит также пегазый и второй дополнительные резисторы 15 и 16, дополнительныр транзистор 17 типа р-п-р,элемент регулировки порога переклшченшт 18 и диод 19, при этом эмиттер р-п-р транзистора 17 соединен с первым выводом второго дополн тельного резистора 16, второй вывод которого Подключен в точке соединения первого 3. и первого дополнитель ного 15 резисторов, второй вывод пе вого дополнительного резистора 15 соединен с базой входного транзисто ра 1, коллектор которого подключен первому выводу элемента регулировки 491 порога переключения 18, второй вывод которого соединен с коллектором транзистора 17 и анодом диода 19, катод которого подключен к коллектору входного транзистора 1, база трак- зистора 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 вьтоду элемента регулировки порога переключения 18, коллектор - к общей щине 9, база - к входу 2 элемента, в качестве элементарегулирования порога переключения 18 использован диод 21, анод которого соединен с коллектором транзистора 1 , а катод - с коллектором транг зистора 17. в элементе ТТЛ (фиг.З) в качестве элемента регулировки порога пере1слючения 18 использован регулирующий т ранзистор 22 типа р-п-р,при этом эмиттер регулирующего транзистора 22 является первым вьтодом элемента ; регулировки порога переключения, коллектор - его вторым выводом, а база соединена с источником опорного напряжения 23. Элемент ТТЛ (фиг. 1) р аботает следзпощим образом. При низком уровне напряжения на входе 2 (логическом О) транзистор 1 находится в режиме насыщения, При этом на коллекторе транзистора 1 уровень напряжения UK, U 6Х+ и,нйО 03йО,7Б, напряжение логического О на входе; падение напряжения коллектор-эмиттер входного транзистора Шоттки в режиме насыщения. 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.

На выходе 12 Лормируется высокий уровень напряжения (логическая 1)Г

и...й и.. - 2TI. %5,0-1,,5 В,

89

вЬ где и, - напряжения на шине 6 питания, 5 В; Ug. - падение напряжения на пере ходе база - эмиттер транзисторов 13 и 14. Напряжение на коллекторе транзис тора 1 О и близко к напряжению на шине 6 питания .О В, поэтому транзистор 17 в режиме отсечки и цепь дополнительный резистор 16 транзистор 17 не работает. Для переключения схемы из состоя ния логической 1 в О на вход 2 необход1-5мо подать напряжение ,- и„- и„,йЗи. - Ц й2,4-0,3 у 2,1 В, где Uy падение напряжения на пере ходе база - эмиттер включе ных транзисторов 10 и II, равное 0,7-0,8 В; падение напряжения на прям смещенном диоде 18, равное 0,7-0,8 В; падение напряжения коллектор - эмиттер входного тра зистора 1 в режиме насыщения . Таким образом, выражение (1) определяет приближенную величину порога переключения из логической I в О .„ 5э- к,и. Когда на выходе 2 уровень напряжения достигает уровня , то тран зистор 14 переходит в инверсный режим. При этом на базе транзистора 1 уровень напряжения (Ug) 3 и, + и 182,4+0,5 2,9 В (3) где U-U, - падение напряжения на прямо смещенном диоде Шоттки транзистора 1 Между резисторами I5 и I6 устанав ливается уровень напряжения (U): ..), R, + R где R ,, R - сопротивления резисторов 3 и 1 5 , Когда уровень напряжения на входе 2 превысит уровень U , то включа12741494

ются транзисторы IО и II. Они переходят в режим насьпцения. На коллекторе транзистора 10 устанавливается низкий уровень напряжения: где K-USV U..-0..,l В, (5) где Ug - падение напряжения на переходе база - эмиттер транзистора II; падение напряжения коллектор - эмиттер транзистора }О в режиме насыщения. На выходе 12 устанавливается низкий у}5овень напряжения (логический О) . и .,з в. BWK KSM11 где и,„„ - 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 17, поскольку потенциал U становится ниже потенциала Up (выражения (4) и (5)). Транзистор 17 переходит в актив- , ныйрежим, диод Шоттки транзистора 10 шунтирует коллекторный переход транзистора 7 и предотвращает его насыщение. Конструкция диода П1оттки выбирается такая, что падение напряжения на прямовключенном диоде Шоттки меньше, чем падение напряжения на , переходе база - коллектор транзистора I 7 в режиме насьщения. Конструктивно диод Шоттки может быть выполнен в составе транзистора 10 или отдельно. При включении транзистора 17 ос новная часть тока эмиттера транзисора 17 идет в коллектор транзистора 17 и затем в базу транзистора 10. ключение транзистора I7 приводит к ому, что потенциал и„ понижается О величины и меньгаей чем U., (см. IV (4)): и,.«21... Э в . U.4 - падение напряжения перехода база - эмиттер включенных транзисторов II и 17; 5 - пгщение напряжения коллектор - эмиттер транзистора 10 в режиме насьпцения. Величина U определяется отношением резисторов 3 и 16. Понижение потенциала U приводит к тому, что закрывается коллекторный переход транзистора 1 и элемент рег лировки порога Переключения 18. Уро вень потенциала на базе транзистора 1 понижается до величины Ug И/ U : Цес / и. . (7 u.«.u-su: Us R + R 316 где U, 0 2 U§ Ч- U и - потенциал на эмиттере вклю ченного транзистора 17; Ug - падение напряжения на пере ходе база - эмиттер транзи торов 11 и 17; Ц - падение напряжения коллектор - эмиттер транзистора 1 О в режиме насьщения. Величины сопротивления 3-й 16 по бираются так, что уровень напряжения Ug становится меньше g при . Мини1-.1альное значение Ug равно U при отсутствии сопротивления 16 (R,. О) Ug и и К 2 и. + Ц Таким образом, если элемент находится в состоянии логического О то за счет введения обратной связи 16 и 17 происходит понижение напряжения на базе транзистора 1. Если теперь начать понюкать входные напряжения, то схема сохраняет состояние логического О на выходе 12 до тех пор,пока не откроется эмиттерны переход транзистора 1, т.е. когда и„ достигнет величины Uex и - Us.

При отсутствии резистора 15 (R О) при и Uj - происходит 50 переключение тока резистора 3 из эмиттерной цепи транзистора 17 в базу транзистора 1. Транзистор 17 п вьжлючается, транзистор 1 переходит в режим насыцения, в базу транзнсто- SS ра 10 перестает поступать ток. При этом транзисторы 17, 10, 11,,: 13 выключаются. На выходе 12 устанав.т.е. уменьшается по сравнению с (9).

Выражения (1) , (2), (6),(9),(10) позволяют определить пороги переключения схемы , и ПОР- Из них видно, что элемент обладает гистерезисной передаточной характеристикой, что обеспечивает высокую помехоустойчивость .

Порог переключения и,р- можно регулировать в широких пределах изменением резисторов 3, 15 и 16. ивается высокий уровень напряжения (логическая 1). Таким образом, при отсутствии резистора 15 (R О) порог переключе-. ния из логического О в 1 и„,р примерно равен величине Un°oVu; - Ustu;.- Uj, + U. + (,,3«) . R - и Й 3 «- 15 .U. +U Вз кэнR + R , 3 - Ri6 Из (9) видно, что резистор 16 вводится для того, чтобы иметь возможность увеличивать величину порога U,. по сравнению с минимальным порогом С.иин UnoP-Us,+ и,, при R О. Таким образом, при отсутствии резистора 15 для выбора заданной величины порога переключения из (9) выбирается соответствующие значения резисторов 3 и 16. Введение резистора 15 позволяет понизисть величину порога переключения и примерно на величину - ия „ „ „ . Действительно, Rj - --s. при отсутствии резистора 15 порог перекл очения определяется величиной УПОР йи - Ug . При наличии резистора 15 переключение элемента из О в 1 происходит, когда весь ток резистора 3 переключается из цепи резистора .1 6 в цепь резистора 15. При этом уровень потенциала Ug. , который определяет порог переключения, равен и . и - S R R Приблизительная величина порога переключения U станет равна ч1 и; - и. .R и,Л10) 7 Диод 19 введен для обеспечения цепи разряда транзистора 10 при включении схемы. Вместо диода I9 может использоваться резистор, под клгочаемый к базе транзистора 10 и к шине Земля 9. Для обеспечения активного режим транзистора 17 наряду с использова нием диода Шоттки в транзисторе 10 можно также использовать подключен диода или диода Шоттки между базой транзистора 17 и коллектором транзистора 10. В этом случае обеспечи вается активный режим работы транзистора 7 даже при отсутствии дио Шоттки в транзисторе 10, Элемент ТТЛ фиг.2 работает сл дующим образом. При логическом О на входе 2 т транзистор 20 находится в активном режиме. Входной ток его равен о . , .л /т- . -rt (V V где /3 - прямой коэффициент усиления базового тока транзистора. Величина входного тока низкого уровня f не превышает допустимой величины для схем приемников, обес печивая высокое входное сопротивление . При работе ТТЛ (фиг.З) источник опорного напряжения 23 задает уро вень опорного напряжения U на баз транзистора 23, т.е. порог переключения u|;°p. Когда на входе 2 низкий уровень напряжения U, Ц, , то на входе схемы 12 - логическая 1. Аналогично схеме фиг.1 транзисторы 17, 10 и 11 отключены. Транзис тор 1 в активном режиме, транзистор 18 отключен. При повьпнении входного напряжения до величины ,пйС где Ug-j - падение напряжения включенных транзисторов 1 и 2 происходит переключение тока из эмиттерной цепи транзистора 1 в эми терную цепь транзистора 22. Транзис тор 1 выключается, транзистор 18 пе реходит в активный, режим. Подавляющая часть эмиттерного тока поступает из эмиттерной цепи транзистора 22 в коллекторную цепь затем в базу транзистора 10. Далее 498 процесс переключения схемы происходит аналогично схеме фиг.1. Включаются транзисторы 10 и 11. Низкий уровень напряжения на коллекторе транзистора 10 открьгоает транзистор 17, который переходит в активный режим. Уровень напряжения U и, соответственно Ug уменьшается так, что эмиттерный переход транзистора 22 закрывается. Уровень установившегося потенциала U и величина резисторов 3 и 15 определяют порог переключения U Для обеспечения нормального функционирования схемы необходимо обеспечить активный режим работы транзистора 22 при его включении, не допустить режим насьпцения, т.е. недопустимо открьшание коллекторного перехода транзистора 22. Для обеспечения активного режима транзистора 22 уровень опорного напряжения и не должен быть ниже величиныи„, , 2 ,6-0,4 - 1,2 В, где Ug - падение напряжения перехода база - эмиттер транзисторов . 10 и 1 1 ; .L/gi - напряжение открывания перехода база - коллектор тран- . зистора 22. Таким образом, схема, представленная на Аиг.З, позволяет изменять по01 10 роги переключения Ungp , в широком диапазоне напряжений. Формула изобретения 1. Элемент ТТЛ, содержащий входной транзистор типа п-р-п,эмиттер которого соединен с входом элемента, первый, второй и третий резисторы, первые вьшоды которых подключены к . шине питания, четвертый и пятьй резисторы, первые выводы которых подключены к общей шине, фазоразделительньй транзистор типа п-р-п, эмиттер которого соединен с вторым вывоом четвертого резистора и с базой ервого выходного транзистора типа -р-п, эмиттер которого соединен с бщей шиной, а коллектор - с выхоом элемента и с эмиттером второго ыходного транзистора типа п-р-п, оллектор которого соединен с вторьгм ьшодом третьего резистора и с колектором эмиттерного повторителя на 9 транзисторе типа n-p-n, эмиттер которого соединен с базой второго выходного транзистора и с вторым вьшодом пятого резистора, а база - с коллектором фазоразделительного трак зистора и с вторым выводом второго резистора, отличающийся тем, что, с целью повьшения помехоза щищенности элемента, в него введены первый и второй дойолнительные резис 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 вьгоод которого подюпочен к точке соединения первого и первого дополнительного резисторов, второй вьшод первого дополнительного резистора соединен с базой входного транзистора, коллектор которого подключен к первому выводу элемента регулировки порога переключения, второй вьшод .. которого соединен с коллектором дополнительного транзистора и анодом диода, катод которого подктаочен к коллектору входного транзистора, база дополнительного транзистора соединена с коллектором фазоразделительного транзистора, база котопого соединена с коллектором дополнительного транзистора. 2, Элемент ТТЛ, содержащий первьш второй и третий резисторы, первые вы воды которых подключены к шине пита НИН, четвертьй и пятый резисторы, первые вьшоды которых подключены к .общей шине, фазоразделительный транзистор типа п-р-п, эмиттер которого соединен с вторым вьшодом четвертого резистора и с базой первого выходного транзистора типа п-р-п, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор - с вьпЗэдом элемента и с эмиттером второго выходного .транзистора типа п-р-п, коллектор которого соединен с вторьм выводом третьего резистора и с коллектором эмиттерного повторителя на транзисторе типа п-р-п, эмиттер которого соединен с базой второго выходного транзис910тора и с вторым вьгоодом пятого резистора, а база - с коллектором фазоразделительного транзистора и с вторым выводом второго резистора, о т личающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности элемента, в него введены первый и второй дополнительный резисторы, дополнительный транзистор типа р-п-р, диод, регулировки порога и второй транзистор типа р-п-р, при этом эмиттер дополнительного транзистора соединен с первым вьшодом 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, бава которого подключена к входу,а коллектор - к общей шине,база Дополнительного транзистора соединена с коллектором фазоразделительного транзистора, база которого соединена с коллектором дополнительного транзистора. 3.Элемент ТТЛ по пп.1 и 2, о т личающийся тем, что, в качестве элемента регулировки порога переключения использован диод, анод и катод которого являются соотв.етственно первьм и вторьп вьшода-; ми элемента регулировки порога переключения . 4.Элемент ТТЛ по пп. 1 и 2, о тлич. ающийся тем, что, с целью расширения области регулировки порога переключения, в качестве элемента регулировки порога переключения использован регулирующий транзистор Ttma р-п-р, эмиттер., и коллектор которого являются соответственно первым и вторым вьшодами элемента регулировки порога переключения, а база подключена к источнику опорного напряжения.

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,

/2 //