p16c2510-133el改進型ttl門電路 抗飽和ttl電路,ttl門電路從20世紀60年代發展至今,推出了許多改進電路,因此前面介紹的基本ttl系列已經很少使用了。改進電路的目的是為了提高工作速度和降低功耗,但兩者對電路的要求是矛盾的。改進效果比較明顯的是抗飽和ttl電路,包括肖特基(74s)系列、低功耗肖特基(74ls)系列和改進的肖特基(74als)系列等。抗飽和ttl電路的傳輸速度遠比一般ttl電路高,廣泛應用于中、小規模集成電路。這種電路采用肖特基勢壘二極管sbd①鉗位方法來達到抗飽和的效果。

肖特基勢壘二極管工作原理,肖特基勢壘二極管是一種利用金屬和半導體相接觸在交界面形成勢壘的二極管。利用金屬鋁和n型硅半導體相接觸形成的勢壘二極管的工作特點如下:

它和pn結一樣,同樣具有單向導電性,這種鋁一硅勢壘二極管(a1-sisbd)導通電流的方向是從鋁到硅。

a1-sisbd的導通閾值電壓較低,約為0.4~0.5Ⅴ,比普通硅pn結約低0.2~0.3Ⅴ。

勢壘二極管是多數載流子參與導電,沒有少數載流子的積累,因而從正向導通到反向截止,沒有內部電荷的建立和消散過程,使轉換速度加快。

采用肖特基二極管為什么能提高ttl電路的速度呢?大家知道,bjt工作在飽和時,發射結和集電結都處在正向偏置,集電結正向偏置電壓越大,則表明飽和程度越深。

為了限制bjt的飽和深度,在bjt的基極和集電極并聯一個導通閾值電壓較低的肖特基二極管,

如圖3.2,12(a)所示。通常把它們看成一個器件,并用圖3.2.12(b)所示的符號表示。當bjt集電結的正向偏壓達到sbd的導通閾值電壓時,這個二極管首先導通,使集電結正向偏壓鉗制在0.4Ⅴ左右,當流向基極的電流增大,企圖使集電結正向偏壓加大時,則一部分電流就會通過肖特基二極管直接流向集電極,而不會使bjt基極電流過大,因此,肖特基二極管起了抵抗bjt過飽和的作用,因而這種

sbd系schottky-barrier-diode的縮寫。

電路就稱為抗飽和電路,它能使電路的開關時間大為縮短。

肖特基ttl電路,圖3.2.13所示為肖特基ttl與非門的電路結構圖,與圖3.2.7所示的基本的ttl與非門電路相比,該電路做了若干改進。在基本的ttl電路中,t1、t2和t3工作在深度飽和區,管內電荷存儲效應對電路的開關速度影響很大。現在除t4外,其余的bjt均采用sbd鉗位,以達到明顯的抗飽和效果。其次,基本電路中的所有電阻值這里幾

乎都減半。這兩項改進導致門電路的開關時間大為縮短。由于電阻值的減小也必然會引起門電路的功耗增加。肖特基ttl門電路對基本ttl電路(圖3.2.7)的性能做的改進還有以下三點: 基本ttl電路中的二極管d和t4由t4和t5所組成的復合管所代替,當輸出由低電平向高電平過渡時,由于復合管電路的電流增益很大,輸出電阻很小,從而減小了電路對負載 圖3.2.13 肖特基ttl與非門電路的電容的充電時間。

電路輸人端所加的sbd da和d:,用來減小門電路之間的連線而引起的雜散信號,并防止輸人信號反向過沖使t1電流過大而損壞。

由t6與凡6、rb6組成的有源電路代替了基本ttl電路中的re2(1 kΩ)。當與非門的全部輸入端由低電平轉向高電平時,t2飽和導通,由于t6的基極回路串接了電阻rb6,t6的導通滯后t3,使t2以較大的電流驅動t3,從而加快了t3的飽和過程。隨后,t6開始導通,將對t3的基極電流產生分流作用,減輕了t3飽和程度,當電路再次翻轉時,t3能很快地截止。因而,有源電阻縮短了門電路的轉換時間,使其電壓傳輸特性得到改善。與ttl反相器的傳輸特性相比,c點不再存在了,由b點直接下降到d點,即傳輸特性變化非常陡峭。有源非線性電路稱為有源下拉電路①它與有源上拉電路是對應的。

除典型的肖特基型ttl(74s系列)外,還有其他類型的改進電路,它們的技術參數各有特點,是在ttl工藝的發展過程中逐步形成的。表3.2.2所示為有源下拉電路系active pul⒈down circuit的譯稱,它與有源上拉電路是對應的.