1. Транзисторно-транзисторная логика (ттл)

Транзисторно-транзисторная логика с диодом Шоттки (ТТЛШ)
Более быстродействующими, в сравнении с серией ТТЛ, являются логические элементы на диодах и транзисторах Шоттки (ТТЛШ). Микросхемы ТТЛШ имеют ту же самую структуру электрической схемы, что и ТТЛ, лишь с той разницей, что вместо диодов и транзисторов используются полупроводниковые приборы с барьером Шоттки.
В диодах Шоттки VD (рис. 6.6,а) используется переход “металлполупроводник”. Прямое напряжение этого перехода составляет 0,35 – 0,40 В, что значительно меньше, нежели у обычных диодов (0,7 В).
Шоттки (Schottky) – немецкий физик, открывший в 1914 г. физическое явление, возникающее при прохождении тока через контакт “металл-полупроводник”, так называемый барьер Шоттки.

Рис. 6.6. Инвертор ТТЛШ: а) БТ с диодами Шоттки; б) транзистор Шоттки; в) схема инвертора.

Для уменьшения насыщения параллельно коллекторному переходу биполярного транзистора VT подключается диод Шоттки VD, чем и создаётся транзистор Шоттки (рис. 6.6,б).

При закрытом транзисторе VT потенциал коллектора положителен относительно базы, из-за чего диод VD находится под обратным напряжением и не влияет на работу ключа.

Когда же транзистор VT открыт, то диод VD находится под прямым напряжением и ответвляет часть тока базы VT в коллекторную цепь. Ток базы уменьшается, снижая накопление подвижных носителей заряда в базе. Поэтому при переходе транзистора в режим отсечки уменьшается время рассасывания накопленных носителей в базе.
В остальном инвертор ТТЛШ (рис. 6.6,в) работает так же, как и обычный.
Существенное уменьшение времени рассасывания избыточного заряда в схеме с использованием транзисторов Шоттки сокращает время задержки до 3 – 5 нс.
Однако следует заметить, что в отличие от ТТЛ, элементы ТТЛШ обладают более низкой помехоустойчивостью вследствие низкого порога открывания транзисторов Шоттки из-за уменьшения их насыщения.

Эмиттерно-связанная логика ЭСЛ

Особенностью микросхем транзисторной логики с эмиттерными связями является ненасыщенный режим работы транзисторов, что обеспечивает их высокое быстродействие.

Рис. 6.7. Базовая схема ЭСЛ.
Базовой схемой ЛЭ эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ) является переключатель тока, построенный по схеме дифференциального усилителя (рис. 6.7).
Порог переключения задаётся внешним опорным напряжением U₀. При любом этом пороге открытые транзисторы не насыщены. В результате обоим транзисторам VT1 и VT2 не требуется время на рассасывание избыточного заряда подвижных носителей в базах, из-за чего быстродействие сравнительно высокое.
Однако наряду с этим следует отметить трудность непосредственного согласования логических элементов ЭСЛ с ЛЭ других серий из-за отрицательных логических уровней. Кроме того, ЛЭ ЭСЛ потребляют сравнительно большую мощность.

Интегральная инжекционная логика И²Л

Логические элементы интегральной инжекционной логики И²Л реализуют на базе транзисторных структур n-р-n и p-n-p типов по схеме, приведенной на рис. 6.8.

Рис. 6.8. Базовые элементы І²Л.
Базовыми элементами І²Л являются каскады-инверторы на транзисторах VT1, VT2, VT3 … , которые могут иметь много коллектороввыходов у , выполненных в объёме общей р-базы, аналогично эмиттерам многоэмиттерного транзистора в ТТЛ.
Каскад на транзисторе VT0 типа р-n-р называется инжектором и осуществляет инжекционное питание инверторов VT1, VT2, VT3 … . Число коллекторов транзистора VT0 может достигать 10 – 20. Число каскадов, питаемых инжектором, равно количеству его коллекторов.
Что касается питания, то оно охватывает только базы VT1, VT2, VT3 … . Коллекторы же этих транзисторов остаются открытыми.
Резистор R совместно с напряжением питания Е_К образует источник тока, т.е. ограничивает ток, который разветвляется по базам VT1, VT2, VT3 … , осуществляя их питание. Без резистора R токи питания могли бы расти неограниченно.
Нагрузочная способность ЛЭ И²Л определяется числом коллекторов транзисторов VT1, VT2, VT3 … .
Элементы И²Л работают следующим образом.
Если на входах х₁, х₂, х₃ логические единицы, то базы транзисторов VT1, VT2, VT3 … находятся под токами. Выходы , , через насыщенные транзисторы подключаются к общей шине и поэтому приобретают логические нули.
Когда же на входах х₁, х₂, х₃ логические нули, то токи коллекторов инжектора ответвляются на эти входы и базы VT1, VT2, VT3 … обесточены. Указанные транзисторы перейдут в режим отсечки и отключат выходы , , от общей шины. На выходах установятся логические единицы.
Преимущества инжекционной логики следующие:

• 
  питаются не коллекторы, а базы, из-за чего напряжение питания достаточно низкое и не превышает 1 ... 1,5 В;
  
• 
  высокая экономичность из-за отсутствия в логических элементах резисторов, на которых всегда рассеивается мощность;
  
• 
  интегральная инжекционная логика удачно сочетает миниатюризацию биполярной структуры с незначительным потреблением мощности на единицу площади кристалла и позволяет разместить на площади, занимаемой одним элементом ТТЛ, около десяти аналогичных элементов И²Л.
  

Наряду с этими важными преимуществами И²Л-элементы обладают низкой помехоустойчивостью к запирающим помехам (не более 0,1 В). Поэтому И²Лэлементы используют преимущественно во внутренних узлах БИС и СБИС.