Bioelectricidad

14.3 CIRCUITOS TTL

En esta sección se cubre el funcionamiento interno de los circuitos lógicos TTLcon salidas totem-pole. También se tratará el funcionamiento de las puertas TTLcon salida en colector abierto, y el de las puertas triestado.

El transistor de unión bipolar El transistor de unión bipolar (BJT) es el elemento activo de conmutación utilizado en todos los circuitos TTL. La Figura 14.25 muestra el símbolo de un BJTnpncon sus tres terminales: base, emisory colector. Un BJTtiene dos uniones: la unión base-emisor y la unión base-colector.

La operación básica de conmutación es la siguiente: cuando la base está aproximadamente a 0,7 V por encima del emisor y se proporciona suficiente corriente a la base, el transistorconduce y entra en saturación. Idealmente, en saturación, el transistor actúa como un interruptor cerrado entre el colector y el emisor, como ilustra la Figura 14.26(a). Cuando la base está a menos de 0,7 Vpor encima del emisor, el transistor no conduce y actúa como un interruptor abierto entre el colector y el emisor, como muestra la parte (b). Resumiendo, un nivel ALTO en la base pone en conducción y satura (on) al transistor, por lo que actúa como un interruptor cerrado. Un nivel BAJO en la base bloquea (off) al transistor, el cual se comporta como un interruptor abierto. En la lógica TTL, existen algunos BJTcon múltiples emisores.

Inversor TTL

La función lógica de un inversor o de cualquier tipo de puerta es siempre la misma, independientemente del tipo de tecnología de circuitos que se utilice.

Cuando la entrada es un nivel ALTO, la unión base-emisor de Q1 se polariza en inversa, y la unión base colector se polariza en directa. Esta condición permite que la corriente atraviese R1 y la unión base-colector de Q1, llevando a Q2 a la saturación. Como resultado, Q2 excita a Q3, y su tensión de colector, que es la de salida, es próxima al potencial de tierra. Por tanto, se obtiene una salida a nivel BAJO para una entrada a nivel ALTO. También, en este mismo instante, el colector de Q2 está a un nivel de tensión suficientemente bajo como para mantener bloqueado a Q4. Cuando la entrada está a nivel BAJO, la unión base-emisor de Q1 se polariza en directa y la unión base colector se polariza en inversa, por lo que se genera una corriente a través de R1 y de la unión base-emisor de Q1. Un nivel BAJO proporciona un camino a tierra para la corriente. En la base de Q2 no hay corriente, por lo que no conduce. El colector de Q2 está a nivel ALTO, lo que pone en conducción a Q4. El transistor Q4 saturado proporciona un camino de baja resistencia desde VCC hasta la salida; por tanto, un nivel BAJO en la entrada da lugar a un nivel ALTO en la salida. También, en este mismo instante, el emisor de Q2 está a potencial de tierra, manteniendo bloqueado a Q3

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Puerta NAND TTL

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Puertas TTL con salida triestado

Cuando la entrada de habilitación está a nivel BAJO, Q2 no conduce y el circuito de salida funciona en la configuración totem-pole normal, en la que el estado de salida depende del estado de entrada. Cuando la entrada de habilitación está a nivel ALTO, Q2 conduce. Debido a ello, en el segundo emisor de Q1 se produce un nivel BAJO, haciendo que Q3 y Q5 se bloqueen y el diodo D1 se polarice en directa, lo que hace que Q4 se bloquee también. Cuando ambos transistores totem-pole se bloquean, actúan como un circuito abierto y la salida está por completo desconectada de la circuitería interna

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