Принцип действия базового ЛЭ ТТЛ.

Базовым ЛЭ ТТЛ является элемент И-НЕ, на основе которого строятся другие типы ИС. Упрощенная схема базового ЛЭ 2И-НЕ серии К155 и его графическое обозначение приведены на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Принципиальная схема базового ЛЭ 2И-НЕ и его графическое обозначение

Схема содержит три каскада, первый из которых выполнен на многоэмиттерном транзисторе VT1 и выполняет основную логическую опе­рацию И. Диоды VDI и VD2 на входах ЛЭ защищают от пробоя эмиттерные переходы VT1 при отрицательных импульсах помехи на входе ЛЭ. Резистор R1 ограничивает ток базы VT1.

Второй каскад на транзисторе VT2 является фазорасщепителем и формирует на своих двух выходах сигналы противоположных уровней.

Третий каскад – двухтактный усилитель мощности на транзисторах VT3 и VT4. Служит для повышения нагрузочной способности ЛЭ. Резистор R4 защищает выход ЛЭ при коротких замыканиях нагрузки и ограничивает сквозной ток через транзисторы VT3 и VT4 при их переключении. Диод VD3 обеспечивает надежное запирание VT3.

Схема работает следующим образом. Если хотя бы на один из входов ЛЭ подан сигнал низкого уровня (логический нуль), например, < 0,4 В, то за счет прямого напряжения  источника питания (ИП) открывается соответствующий переход база–эмиттер (Б–Э) VT1, и через него протекает во входную цепь сравнительно большой ток, ограниченный резистором R1:

При этом транзисторы VT2 и VT4 оказываются закрытыми, так как низкого потенциала базы VT1 ( ) недостаточно для отпирания трех переходов: коллекторного VT1 и двух эмиттерных VT2 и VT4. Высокий потенциал на коллекторе закрытого VT2 обеспечивает отпирание VT3, который переходит в режим насыщения. Открытый транзистор VT3 подключает выход ЛЭ через R4 и VD3 к шине питания , и на выходе ЛЭ получаем сигнал высокого уровня (логическую единицу):

 Без нагрузки  падением напряжения на резисторе R4 можно пренебречь, так как протекающий через него ток отсечки VT4 мал. При подключении  это падение увеличивается и  уменьшается. 

Если на все входы   ЛЭ поданы сигналы высокого уровня:  > 2,4 В, то переходы Б–Э транзистора VT1 закрываются, входной ток уменьшается и меняет направление. Его значение определяется обратным током р–n перехода ( < 40 мкА). В этом случае переход Б–К VT1 открывается и через него от ИП в базу VТ2 протекает ток, ограниченный сопротивлением R1. VT2 открывается и открывает VT4, который входит в режим насыщения и подключает выход ЛЭ к общей шине. Кроме того, этот выход отключается от ИП, так как VT3 закрывается низким потенциалом коллектора открытого VT2. Выходной сигнал уменьшается до уровня логического нуля, который определяется напряжением насыщения коллекторного перехода VT4 ( < 0,3 В). Таким образом, схема выполняет логическую операцию И-НЕ в соответствии с табл. 1.2.