При дальнейшем увеличении UBX транзисторы VT2 и VT4 переходят в режим насыщения. Наличие диода обеспечивает смещение напряжения открывания транзистора VT3 и надежное его запирание.
В реальных схемах в отличие от упрощенной схемы И-НЕ в базу выходного транзистора вместо резистора R3 включена корректирующая цепочка, состоящая из двух резисторов и транзистора, которая позволяет получить передаточную характеристику, по форме близкую к прямоугольной.
Основная номенклатура логических элементов ТТЛ может бытьобразована на микросхемах, выполняющих функции логической обработки входных сигналов, таких, как инвертор. Схема состоит из выходных п-р-п-транзисторов: насыщенного (VT5) и составного эмиттерного повторителя (VT3 и VT4). Для поочередного включения выходных п-р-п-транзисторов необходим промежуточный каскад, который называется расщепителем фазы входного сигнала. Расщепитель фазы состоит из транзистора VT2 и резисторов R2 и R3. Каскад имеет два выхода: коллекторный и эмиттерный, импульсы на которых противофазны.
Выходные транзисторы, включаемые поочередно, аналогичны перекидному тумблеру: на нагрузку можно включать напряжение высокого выходного или низкого уровня.
Подадим на вход X напряжение низкого уровня (= 0). Транзистор VT1 не может дать базовый ток 1б на транзистор VT2, и транзистор находится в разомкнутом состоянии. Резистор R2 присоединен к проводу питания 5 В, поэтому выходное напряжение высокого уровня появится на эмиттере транзистора VT4. Каскад на транзисторе VT4 эмиттерный повторитель. Он не может перейти в состояние насыщения, и поэтому минимальное напряжение усилительного режима для транзистора VT4 не падает ниже 0,7...1 В.
Подадим на вход логического элемента напряжение высокого уровня (=1). Транзистор VT2 получает теперь базовый ток 1б от коллектора VT1 и откроется. Часть поступит в базу транзистора VT5. Этот транзистор перейдет в состояние насыщения, т. е. замкнется. Выход логического элемента окажется подключенным к земле, т. е. произошла инверсия.
В схеме инвертора присутствуют два вспомогательных элемента: диод VD, защищающий вход от пробоя, и резистор R4, ограничивающий в выходном каскаде сквозной ток короткого замыкания транзисторов VT4 и VT5. Импульсы тока короткого замыкания, наводящие большие помехи в шинах питания, — один из самых существенных недостатков. Для уменьшения их влияния в цепях питания на печатной плате следует устанавливать керамические конденсаторы развязки с номиналами 0,1 мкф и более.
Базовую микросхему серии К155 используют для расширения числа входов логического элемента. Например, элемент с двадцатью входами не выпускают, так как это редко применяемый элемент. Решить задачу можно с помощью расширителя или элементов с общим коллектором. Предпочтителен способ увеличения числа входов с помощью схемы-расширителя, имеющей вспомогательные выводы коллектора и эмиттера транзистора VT2. Одноименные выводы Y1 или Y2 нескольких элементов можно объединить. Параллельное соединение дает функцию ИЛИ (расширение по ИЛИ). Микросхемы малой степени интеграции выполняют функции логической обработки выходных сигналов.
Логический элемент И имеет выходной сигнал, определяемый логической функцией И его входных сигналов. Так, если все входы логического элемента имеют состояние логической 1, то и его выход имеет состояние логической 1. Для получения на выходе Y логической 1 необходимо наличие логической 1 как на входе XI, так и на входе Х2. Помимо микросхем с двухвходовыми элементами И выпускают микросхемы, содержащие четырех и восьми входовые логические элементы И.
Логический элемент ИЛИ имеет выходной сигнал, определяемый логической функцией ИЛИ его входных сигналов. Так, если хотя бы один из входов логического элемента имеет состояние логической 1, то и выход имеет состояние логической 1. Выход У равен логической 1, когда на входе XI или входе Х2 присутствует логическая 1. Выпускают микросхемы, содержащие двух- , трех- , четырех- и восьми входовые логические элементы ИЛИ.
Логический элемент ИЛИ-НЕ эквивалентен логическому элементу ИЛИ, к выходу которого подключен инвертор, реализующий функцию НЕ. Если хотя бы один из входов логического элемента имеет состояние логической 1, то его выход имеет состояние логического 0. Выпускают микросхемы, содержащие трех- , четырех- и восьми входные логические элементы ИЛИ-НЕ.
Для хранения информации (0 или 1) используют логическую схему с двумя устойчивыми состояниями — триггер — логическое устройство, способное хранить 1 бит данных. Существует много разновидностей триггерных схем. Для переключения триггера могут использоваться: статический запуск уровнями напряжения, запуск положительным или отрицательным импульсом, а также запуск полным тактовым импульсом, когда используется его фронт и срез. Схема RS-триггера, который содержит защелку (транзисторы VT1 и VT2), а также два раздельных статических входа управления. Эти входы называют R (сброс) и S (установка). Поскольку на каждый вход можно подавать напряжение низкого (0) и высокого (1) уровней, то имеются четыре комбинации этих управляющих сигналов. Если подать на вход R и S напряжение низкого уровня (0), то транзисторы VT3 и VT4 не получат открывающих токов, будут разомкнуты и поэтому не смогут повлиять на состояние транзисторов защелки VT1 и VT2. Напряжения на выходах триггера Q и Q останутся без изменения. Это значит, что в триггере осталась информация, записанная ранее.
