改进型TTL门电路—抗饱和TTL电路

2011-07-25 21:56:53来源: 互联网
抗饱和TTL电路是目前传输速度较高的一类TTL电路。这种电路由于采用肖特基势垒二极管SBD钳位方法来达到抗饱和的效果 ,一般称为SBDTTL电路(简称STTL电路),其传输速度远比基本TTL电路为高。

肖特基势垒二极管的工作特点如下:
  (1)它和PN结一样,同样具有单向导电性,这种铝-硅势垒二极管导通电流的方向是从铝到硅。
  (2)AL-SiSBD的导通阈值电压较低,约为0.4~0.5V ,比普通硅PN结约低0.2V。
  (3)势垒二极管的导电机构是多数载流子 ,因而电荷存储效应很小。
  根据前面的学习,我们已经知道,BJT工作在饱和时 ,发射结和集电结都处在正向偏置,集电结正向偏置电压越大,则表明饱和程度越深。
  为了限制BJT的饱和深度,在BJT的基极和集电极并联上一个导通阈值电压较低的肖特基二极管,如下图所示。

  当没有SBD时,随着基级电压的升高,电流沿着蓝线方向流动。由于SBD的作用,当基级电压大于0.4V时, SBD首先电导通,电流沿着红线方向流动(如下图所示),从而使T的基极电流不会过大(而且使T的集电结正向偏压将被钳制在0.4V左右),因此SBD起到抵抗过饱和的作用,因而又将这种电路称为抗饱和电路,使电路的开关时间大为缩短。

  下图为肖特基TTL(STTL)与非门的典型电路。与基本TTL与非门电路相比,作了若干改进。在基本的TTL电路中 ,T1、T2和T3工作在深度饱和区,管内电荷存储效应对电路的开关速度影响很大。现在除T4外,其余的BJT均采用SBD钳位,以达到明显的抗饱和效果。其次,基本电路中的所有电阻值这里几乎都减半。这两项改进导致门电路的开关时间大为缩短。由于电阻值的减小也必然会引起门电路功耗的增加。

  

STTL门电路还有以下三点对基本TTL电路的性能作了改进:
  (1)二极管D被由T4和T5所组成的复合管所代替,当输出由低电平向高电平过渡时,由于复合管电路的电流增益很大,输出电阻很小
,从而减小了电路对负载电容的充电时间。
  (2)电路输入端所加的SBD—DA和DB,用来减小由门电路之间的连线而引起的杂散信号。
  (3)基本电路中的Re2(1kΩ)改为由T6与Rc6 、Rb6的组合电路所代替。这个组合电路是有源非线性电阻。当其两端的电压(发射极e2对地)较低时,呈现很大的电阻,而当其两端的电压达到0.7V左右时,则呈现很小的电阻。这样,当与非门的全部输入端由低电平转向高电平时,有源电阻开始不导通使T3很快达到饱和;反之,当电路的全部输入端(或其中之一)由高电平转向低电平时,T2和T3将截止,由于T3饱和时,VBE=0.7V,在转换开始的瞬间,有源电阻的阻值很小
T3基区存储的电荷通过此低阻回路很快消散。由于这个缘故,有源非线性电路称为有源下拉电路 ,它与有源上拉电路是对应的 。意即将 VBE3从0.7 V很快拉到0V,从而使输出电压很快升高,即提高了开关速度。

  基于上述特点,STTL与非门具有较为理想的传输特性。与基本TTL反相器的传输特性相比,C点不再存在了,由B点直接下降到D点,即传输特性变化非常陡峭,见下图。

  除典型的肖特基型(STTL)外,尚有低功耗肖特基型(LSTTL)、先进的肖特基型(ASTTL),先进的低功耗型(ALSTTL)等,它们的技术参数各有特点,是在TTL工艺的发展过程中逐步形成的。

TTL门电路的各种系列的性能比较

pd/ns
D/mW

关键字:TTL

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0725/article_11079.html
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