TTL门电路的改进.pptx

二、五管单元电路二、五管单元电路在输入管和输出管之间增加了在输入管和输出管之间增加了R2，T2，R3，这使，这使T5的基极电流得的基极电流得到提高到提高用用T3，T4，R4，R5组成的射随器组成的射随器作为作为T5的集电极负载的集电极负载T2的发射结相当于一个起电平位的发射结相当于一个起电平位移作用的二极管，理论上可使移作用的二极管，理论上可使VNML提高一个结压降，但由于提高一个结压降，但由于R3的存在，的存在，VNML并不能增加并不能增加0.7V当当IR2R2大到一定程度时，大到一定程度时，VOH就不符合要求了（就不符合要求了（BC段段）这表明这表明Vi不可能太高，即不可能太高，即ViL不可能达到不可能达到1.31.4V另外，另外，R3在导通瞬间分流了部分在导通瞬间分流了部分IE2，使下，使下降时间延长降时间延长三、六管单元电路三、六管单元电路特点：用特点：用Rb，RC，T6组成的有源泄放网组成的有源泄放网络取代络取代R3。从从T1的集电极到地至少经过两个的集电极到地至少经过两个PN结，因此，结，因此，ViL提高到提高到1.31.4V，使，使VNML上升到上升到1.01.1V，使，使BC段消失，段消失，传输曲线接近矩形。传输曲线接近矩形。T6的导通和截止都比的导通和截止都比T5晚，加速了晚，加速了T5的导通和截止，使电路速度提高。的导通和截止，使电路速度提高。浅饱和电路。浅饱和电路。四、四、STTL和和LSTTL电路电路1、提高、提高TTL电路速度的关键：电路速度的关键：增加基极驱动电流，又要降低饱和深度增加基极驱动电流，又要降低饱和深度 它们是矛盾的：它们是矛盾的：IB5T5迅速饱和迅速饱和导通延迟时间导通延迟时间 存贮电荷存贮电荷截止延迟时间截止延迟时间 如掺金如掺金空穴寿命空穴寿命存贮时间存贮时间漏电流漏电流2、肖特基势垒二极管（肖特基势垒二极管（SBD）的抗饱和作用）的抗饱和作用 SBD:利用金利用金-半接触势垒的整流特性制成半接触势垒的整流特性制成特点特点：A:正向压降低：为正向压降低：为0.30.4V （0.7V）B:开关时间短：开关时间短：SBD是多子导电器件，反向恢复时间是多子导电器件，反向恢复时间1ns（30ns）C:反向击穿电压高：达反向击穿电压高：达2030V（6V）D:反向漏电流大，为反向漏电流大，为1uA3、SBD三极管制作：在三极管制作：在基极和集电极间并接一基极和集电极间并接一个个SBD，就形成了，就形成了SBD三极管三极管4、抗饱和原理、抗饱和原理 当当NPN管工作在正向有源区或截止区时，管工作在正向有源区或截止区时，bc结反偏，结反偏，SBD截截止，并不影响晶体管的工作止，并不影响晶体管的工作 当当NPN管饱和时，其集电结正偏，饱和越深，正偏越厉害。如管饱和时，其集电结正偏，饱和越深，正偏越厉害。如果超过了果超过了SBD的阈值，的阈值，SBD导通，于是基极驱动电流被分流，直导通，于是基极驱动电流被分流，直接进入集电极。同时，接进入集电极。同时，BC结电压将被箝位在结电压将被箝位在SBD的阈值电压，这的阈值电压，这使晶体管不可能深饱和。使晶体管不可能深饱和。若若NPN管反向应用，则管反向应用，则SBD使之集电结电压为使之集电结电压为0.30.4V，因，因此，此，反反必然下降，这对减小必然下降，这对减小IiH也是有利的。也是有利的。5、STTL电路电路 把六管单元电路中可能进入饱和的把六管单元电路中可能进入饱和的NPN管都加上管都加上SBD，就构成了，就构成了STTL电路。电路。T4不会饱和，没有必要加。不会饱和，没有必要加。优点：优点：速度速度多射极管的反向漏电流多射极管的反向漏电流寄生寄生PNP管效应管效应 缺点：缺点：VOLSBD漏电流较大，使漏电流较大，使bc结漏电流结漏电流集电结电容集电结电容工艺要求较高，成品率工艺要求较高，成品率6、LSTTL电路电路电路结构：电路结构：输入级输入级 中间级中间级 输出级输出级输入级输入级 优点：优点：a、SBD是多子器件，导通电压是多子器件，导通电压 低，比多发射管更快低，比多发射管更快 b、SBD反向漏电流比多发射管反向漏电流比多发射管 的输入漏电流小得多的输入漏电流小得多 c、SBD反向击穿电压在反向击穿电压在10V以上，以上，不用的输入端可接到不用的输入端可接到VCC上上 缺点：少了一个缺点：少了一个PN结（结（BC结），低电结），低电 平抗干扰能力下降平抗干扰能力下降 改进：改进：a、加上电位平移二极管、加上电位平移二极管DL，使，使 低电平噪容提高一个低电平噪容提高一个SBD的的正向压降，同时加正向压降，同时加D11和和D21为为T2提供泄放通道提供泄放通道 b、引入纵向、引入纵向PNP管作为输入管管作为输入管输出级：输出级：由由T3，T4，T5，R4，R5，及，及Do1，Do2组成组成 特点：特点：R4由接地改为接输出端，由接地改为接输出端，并增加并增加Do1，Do2中间级中间级:由由R2，T2，Rb，Rc，T6组成组成功耗功耗 ICCL ICCH2-4 TTL门电路的逻辑扩展 前面讲了前面讲了TTL门电路的基本单元是与非门，扩展后门电路的基本单元是与非门，扩展后可构成其他门电路，扩展的方法有二种：可构成其他门电路，扩展的方法有二种：1、将、将“与非门与非门”直接级连进行扩展。直接级连进行扩展。2、在与非门内部进行扩展、在与非门内部进行扩展一、非门一、非门 又称为反相器又称为反相器，A F，FA，显然单输入端的与显然单输入端的与非非 门就是非门。门就是非门。二、与门二、与门 与非门再加一级反相器与非门再加一级反相器，FABAB，FAB左图中与非门是三管左图中与非门是三管单元，单元，D1是保证是保证T3饱饱和输出低电平而设的和输出低电平而设的三、与或非门三、与或非门四、或门四、或门五、异或门：五、异或门：AB相同为低，相异为高相同为低，相异为高 F=AB+AB=A+B 变换后变换后 F=AB+A+B 可由一个与门，一个或非门再进行一次或非构成可由一个与门，一个或非门再进行一次或非构成六、六、OC门：门：（集电极开路（集电极开路门）门）七、三态门：七、三态门：在原有两种输出状态的在原有两种输出状态的基础上，增加一个高阻态。基础上，增加一个高阻态。