Universität Bielefeld
Technische Fakultät
Technische Informatik I
9. Vorlesung: Grundschaltungen der
TTL-Technik
Sommersemester 2001
Marco Balke
[email protected]
Übersicht
•
•
•
•
•
Inverter
Passives ODER-Gatter
Passives und aktives UND-Gatter
NAND-Gatter
Gegentaktendstufe
June 27, 2002
Technische Informatik I: Vorlesung 9, TTL Technik
2
Grundschaltung eines Transistorschalters
•
•
UE bestimmt, ob der Transistor leitet
Dimensionierung des Basisvorwiderstandes RL:
•
•
Ein kleiner Widerstand ermöglicht schnellen Auf- und
Abbau von Ladungsträgern in der Basis.
Ein großer Widerstand ermöglicht eine kleine
Ansteuerleistung.
June 27, 2002
Technische Informatik I: Vorlesung 9, TTL Technik
3
Inverter 1 / 3
•
•
•
Der Inverter ist die einfachste TTL-Schaltung
UE = high => T leitet => Q = low
UE = low => T sperrt => Q = high
June 27, 2002
Technische Informatik I: Vorlesung 9, TTL Technik
4
Inverter 2 / 3
•
•
Ersatzschaltbild für Q = high
Problem: Nachfolgende Stufen wirken wie ein
Ableitwiderstand gegen Masse.
→ Zu
viele
nachgeschaltete Stufen
können bewirken, das Q
den high-Pegel nicht
mehr erreicht.
June 27, 2002
Technische Informatik I: Vorlesung 9, TTL Technik
5
Inverter 3/ 3
•
•
Ersatzschaltbild für Q = low
Problem: Nachfolgende Stufen können
Spannung „hereindrücken“.
→ Zu
viele nachfolgende
Stufen können
bewirken, das Q für
einen low-Pegel zu
groß wird.
June 27, 2002
Technische Informatik I: Vorlesung 9, TTL Technik
6
Passives ODER-Gatter
•
•
•
Passives ODER-Gatter in DTL-Technik
Sind beide Eingänge offen (UE = low), so liegt
Q über RL auf Masse.
Ist einer der beiden Eingänge geschlossen, so
ist Q = high
June 27, 2002
Technische Informatik I: Vorlesung 9, TTL Technik
7
Passives ODER-Gatter
•
•
Zur Verstärkung des Ausgangssignals werden
2 Inverter nachgeschaltet.
Dies ermöglicht höhere Ausgangsbelastungen
und verringert mögliche Eingangsbelastungen.
June 27, 2002
Technische Informatik I: Vorlesung 9, TTL Technik
8
Passives UND-Gatter
•
•
Sperren beide Eingangsdioden, so liegt Q über
RL und D3 auf high.
Ist eine der Eingangsdioden leitend, so wird
das Potiential zwischen UM und UQ nicht groß
genug sein, um D3 durchschalten zu lassen =>
Q = low.
June 27, 2002
Technische Informatik I: Vorlesung 9, TTL Technik
9
Ersatzschaltbild für einen Transistor
•
DTL für einen integrierten Aufbau zu groß =>
TTL-Technik.
June 27, 2002
Technische Informatik I: Vorlesung 9, TTL Technik
10
Passives vs. aktives UND-Gatter
•
Multiemitterschaltungen ermöglichen einen
hochintegrierten Aufbau.
June 27, 2002
Technische Informatik I: Vorlesung 9, TTL Technik
11
Aktives UND-Gatter
•
1. Fall: E1 = low
→ Der
Transistor leitet, IB fließt über E1 ab
→ Q = low
•
Dabei muß eine
mögliche
Belastung durch
nachfolgende
Stufen beachtet
werden.
June 27, 2002
Technische Informatik I: Vorlesung 9, TTL Technik
12
Aktives UND-Gatter
•
1. Fall: E1 und E2 = high
→ Der
Transistor leitet ebenfalls!
→ Aber: Er arbeitet im Inversbetrieb, IB fließt über R ab
→ Q = high
•
Vorteil: kurze
Umschaltzeiten, da die
Basis nicht von
Ladungsträgern geräumt
werden muß, denn der
Transistor wird immer
von Strom durchflossen.
June 27, 2002
Technische Informatik I: Vorlesung 9, TTL Technik
13
NAND-Gatter
Erweiterung des UND-Gatters um einen
Verstärker => NAND-Gatter
• Grundschaltung der TTL-Technik, denn mit
NAND-Gattern sind alle logischen
Verknüpfungen implementierbar.
• Nachteil: Beim Umschalten
müssen am Ausgang
liegende Lastkapazitäteten
schnell umgeladen werden,
über den Widerstand
geschieht dieses nur sehr
langsam.
•
June 27, 2002
Technische Informatik I: Vorlesung 9, TTL Technik
14
Gegentaktendstufe
•
•
Lösung: Gegentaktendstufe
1. Fall: Einer der beiden Eingänge liegt auf low:
→ T2
sperrt, T3 leitet, T4 sperrt
→ Q = high
June 27, 2002
Technische Informatik I: Vorlesung 9, TTL Technik
15
Gegentaktendstufe
•
2. Fall: Beide Eingänge liegen auf high:
→ T2
•
•
und T4 leiten, damit leigt Q auf low
Um zu verhindern, daß T3 ebenfalls leitet, wird dess
Emitterpotential durch die Diode um 0,6V erhöht.
Die Eingangsdioden
dienen zum Schutz
der Schaltung vor
neagtiven
Spannungen an x1
oder x2.
June 27, 2002
Technische Informatik I: Vorlesung 9, TTL Technik
16
Ausblick (auf das DEP)
•
•
Open-Collector-Schaltungen
Buselektronik
June 27, 2002
Technische Informatik I: Vorlesung 9, TTL Technik
17

PPT: ~130KB