Семейства стандартных логических интегральных микросхем. Электрические характеристики и особенности применения

Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана

Р.И. Мещерякова

СЕМЕЙСТВА СТАНДАРТНЫХ
ЛОГИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ
МИКРОСХЕМ. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ
И ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Рекомендовано Научно-методическим
советом МГТУ им. Н.Э. Баумана
в качестве учебного пособия

Москва
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
2010

УДК 621.382.3(075.8)
ББК 32.852.3
М56

М56

Рецензенты: О.В. Андрюшин, В.А. Панков

Мещерякова Р.И.
Семейства стандартных логических интегральных микросхем. Электрические характеристики и особенности применения : учеб. пособие / Р.И. Мещерякова. – М.: Изд-во МГТУ
им. Н.Э. Баумана, 2010. – 37, [3] с. : ил.

Рассмотрены внутренняя структура семейств микросхем стандартной логики, их электрические характеристики, а также особенности
применения стандартных логических микросхем различных семейств
и совместного использования при разработке электронных устройств.
Для студентов, изучающих курс «Схемотехническое проектирование микроэлектронных устройств».

УДК 621.382.3(075.8)
ББК 32.852.3

c⃝ МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010

1. БАЗОВЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ СЕМЕЙСТВА
ТРАНЗИСТОРНО-ТРАНЗИСТОРНОЙ ЛОГИКИ

Интегральные микросхемы стандартных серий устройств на
транзисторно-транзисторной логике (ТТЛ) существуют уже на протяжении более 30 лет. Первые серии интегральных схем этого семейства оказали колоссальное влияние на характеристики всех без
исключения логических интегральных схем (ИС). Устройства на
ТТЛ до сих пор используются в качестве связующего звена между
более сложными частями цифровых систем.
Базовым
элементом
схем
ТТЛ
является
элемент
2И-НЕ
(рис. 1, а). Характеристики входов элементов ТТЛ обусловлены
внутренней структурой многоэмиттерного транзистора VT1 (фактически VT1 эквивалентен группе диодов, каждый из которых
заменен эмиттером). При подаче прямого напряжения смещения
на один или оба эмиттера происходит отпирание транзистора VT1.
И, наоборот, транзистор окажется запертым, если подать на все
эмиттеры одновременно обратное напряжение смещения. Многоэмиттерные транзисторы могут иметь до восьми входов, т. е. на их
основе можно построить элемент И-НЕ с восемью входами.
Следует обратить внимание, что на выходе схемы транзисторы
VT3 и VT4 включены в виде двухтактного каскада. Такое подключение транзисторов позволяет им работать как паре ключей.
Задача транзистора VT3 состоит в подключении выхода схемы к
источнику напряжения питания UСС = +5 В, что приводит к появлению на выходе схемы высокого уровня напряжения. Задача
VT4 состоит в замыкании вывода (на выходе схемы) на землю, что
приводит к появлению на выходе схемы низкого уровня напряжения.

3

Рис. 1. Схема базового логического элемента ТТЛ 2И-НЕ (а)
и диодного эквивалента многоэмиттерного транзистора VT1 (б)

1.1. Функционирование схемы базового логического элемента
в состоянии выхода с низким уровнем напряжения

Анализ схемы элемента 2И-НЕ можно упростить, используя диодный эквивалент многоэмиттерного транзистора VT1
(рис. 1, б). Диоды VD2 и VD3 фактически представляют собой
два перехода «эмиттер — база» (Э — Б) транзистора VT1, a VD4
соответствует переходу «коллектор — база» (К — Б) того же транзистора.
Рассмотрим случай, когда на выходе логической схемы появляется низкий уровень напряжения (рис. 2, а), т. е. когда на оба входа
А и В подано напряжение +5 В. Такой уровень напряжения на
катодах диодов VD2 и VD3 выключит оба диода, поэтому они
практически не будут пропускать через себя ток. Напряжение +5 В
источника питания приведет к протеканию тока через резистор R1
и диод VD4 на базу транзистора VT2, который при этом включится. Ток с эмиттера этого транзистора потечет на базу VT4 и также
включит его. В то же время ток с коллектора транзистора VT2

4