Промышленное производство
Промышленный Интернет вещей | Промышленные материалы | Техническое обслуживание и ремонт оборудования | Промышленное программирование |
home  MfgRobots >> Промышленное производство >  >> Manufacturing Technology >> Промышленные технологии

Реализация TTL NAND и AND элементов на транзисторах с открытым коллектором

Добавив второй вход к стандартному open-collector TTL-инвертору, получаем схему, естественно реализующую функцию NAND. В статье разбираем анализ, объясняем транзисторное поведение и показываем, как простой инвертор превращается в AND добавлением ещё одной инверторной стадии.

От инвертора к двухвходовому устройству

Старт — обычный open-collector TTL-инвертор. Схема расширяется вторым входным выводом, подключённым к базе второго транзистора Q2, точно так же как первый вход. Результирующая схема:

Реализация TTL NAND и AND элементов на транзисторах с открытым коллектором

Хотя схема проста, устройство не работает как «двухвходовый инвертор». Логическим анализом определим таблицу истинности и дадим правильное название.

Транзисторная структура

Кластер «управляющих» диодов, отмеченный Q1, — это транзистор, не используемый для усиления. Обычный NPN не даёт три p-n перехода, нужные в этой сети, поэтому применяют транзистор с одним коллектором, одной базой и двумя эмиттерами. На схеме изображен так:

Реализация TTL NAND и AND элементов на транзисторах с открытым коллектором

Входные состояния и выходное поведение

С одним входом: заземление входа → высокий выход (висячий), висячий вход или Vcc → низкий выход. С двумя входами каждый ведёт себя так же. Если любой вход заземлён, Q2 отсекается, Q3 остаётся выключенным, выход висит высоко. Только когда оба входа высоки, Q2 насыщается, Q3 открывается, выход притягивается к нулю.

Иллюстрации трёх ключевых состояний:

Реализация TTL NAND и AND элементов на транзисторах с открытым коллектором Реализация TTL NAND и AND элементов на транзисторах с открытым коллектором Реализация TTL NAND и AND элементов на транзисторах с открытым коллектором

В каждом случае заземлённый вход гарантирует высокий выход. Единственный сценарий низкого выхода — оба входа высоки, насищая Q2 и открывая Q3.

Элемент NAND

Табулирование даёт стандартную таблицу истинности NAND:

Реализация TTL NAND и AND элементов на транзисторах с открытым коллектором

Таким образом, TTL NAND — самая простая, естественная функция этого open-collector дизайна. Раньше мы описывали NAND как AND с инвертором. Здесь видно: та же схема уже воплощает NAND без лишней сложности.

Создание элемента AND

Для AND просто добавляем инверторную стадию на выход NAND, как добавляли транзисторную стадию к TTL-инвертору для буфера:

Реализация TTL NAND и AND элементов на транзисторах с открытым коллектором

Результирующая таблица истинности и схема:

Реализация TTL NAND и AND элементов на транзисторах с открытым коллектором

И NAND, и AND могут быть реализованы с тотем-полюсными выходами вместо open-collector. Для простоты здесь приведены open-collector версии.

Ключевые выводы

Связанные ресурсы

Промышленные технологии

  1. Сборка RS-триггера с разрешающим входом на элементах NAND: детали, дизайн и работа
  2. Основные уравнения и законы цепей постоянного тока для инженеров
  3. Двоичные сигналы и логические элементы: основы цифровой электроники
  4. Понимание TTL NOR и OR элементов: анализ схемы и преобразование
  5. Специальные выходы логических элементов: комплементарные, трисостояния и двусторонние ключи
  6. Методы входной и выходной связи усилителей: емкостная, прямая и трансформаторная
  7. Ввод-вывод в C: stdio.h, потоки stdin/stdout/stderr, функции getchar/putchar, gets/puts, scanf/printf
  8. Материалы и конструкция гибких печатных плат: создание надежных высокопроизводительных PCB
  9. Основные компоненты ПП и их применение: как они управляют современной электроникой
  10. Преодоление проблем в проектировании RF печатных плат: проверенные решения для надежной работы