改進型TTL門電路—抗飽和TTL電路

改進型TTL門電路——抗飽和TTL電路

　　抗飽和TTL電路是目前傳輸速度較高的一類TTL電路。這種電路由于采用肖特基勢壘二極管SBD鉗位方法來達到抗飽和的效果 ，一般稱為SBDTTL電路（簡稱STTL電路），其傳輸速度遠比基本TTL電路為高。

肖特基勢壘二極管的工作特點如下：
　?。?）它和PN結(jié)一樣，同樣具有單向?qū)щ娦?，這種鋁-硅勢壘二極管導(dǎo)通電流的方向是從鋁到硅。
　?。?）AL－SiSBD的導(dǎo)通閾值電壓較低，約為0.4～0.5V ，比普通硅PN結(jié)約低0.2V。
　?。?）勢壘二極管的導(dǎo)電機構(gòu)是多數(shù)載流子 ，因而電荷存儲效應(yīng)很小。
　　根據(jù)前面的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道，BJT工作在飽和時 ，發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處在正向偏置，集電結(jié)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(lián)上一個導(dǎo)通閾值電壓較低的肖特基二極管，如下圖所示。

　　當(dāng)沒有SBD時，隨著基級電壓的升高，電流沿著藍線方向流動。由于SBD的作用，當(dāng)基級電壓大于0.4V時， SBD首先電導(dǎo)通，電流沿著紅線方向流動（如下圖所示），從而使T的基極電流不會過大（而且使T的集電結(jié)正向偏壓將被鉗制在0.4V左右），因此SBD起到抵抗過飽和的作用，因而又將這種電路稱為抗飽和電路，使電路的開關(guān)時間大為縮短。

　　下圖為肖特基TTL（STTL）與非門的典型電路。與基本TTL與非門電路相比，作了若干改進。在基本的TTL電路中 ，T₁、T₂和T₃工作在深度飽和區(qū)，管內(nèi)電荷存儲效應(yīng)對電路的開關(guān)速度影響很大?，F(xiàn)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(dǎo)致門電路的開關(guān)時間大為縮短。由于電阻值的減小也必然會引起門電路功耗的增加。

STTL門電路還有以下三點對基本TTL電路的性能作了改進：
　　（1）二極管D被由T₄和T₅所組成的復(fù)合管所代替，當(dāng)輸出由低電平向高電平過渡時，由于復(fù)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電容的充電時間。
　?。?）電路輸入端所加的SBD—D_A和D_B，用來減小由門電路之間的連線而引起的雜散信號。
　　（3）基本電路中的R_e2（1kΩ）改為由T₆與R_c6 、R_b6的組合電路所代替。這個組合電路是有源非線性電阻。當(dāng)其兩端的電壓（發(fā)射極e2對地）較低時，呈現(xiàn)很大的電阻，而當(dāng)其兩端的電壓達到0.7V左右時，則呈現(xiàn)很小的電阻。這樣，當(dāng)與非門的全部輸入端由低電平轉(zhuǎn)向高電平時，有源電阻開始不導(dǎo)通使T₃很快達到飽和；反之，當(dāng)電路的全部輸入端（或其中之一）由高電平轉(zhuǎn)向低電平時，T₂和T₃將截止，由于T₃飽和時，V_BE=0.7V，在轉(zhuǎn)換開始的瞬間，有源電阻的阻值很小
T₃基區(qū)存儲的電荷通過此低阻回路很快消散。由于這個緣故，有源非線性電路稱為有源下拉電路 ，它與有源上拉電路是對應(yīng)的 。意即將 V_BE3從0.7 V很快拉到０V，從而使輸出電壓很快升高，即提高了開關(guān)速度。

　　基于上述特點,STTL與非門具有較為理想的傳輸特性。與基本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，見下圖。

　　除典型的肖特基型（STTL）外，尚有低功耗肖特基型（LSTTL）、先進的肖特基型（ASTTL），先進的低功耗型（ALSTTL）等，它們的技術(shù)參數(shù)各有特點，是在TTL工藝的發(fā)展過程中逐步形成的。

TTL門電路的各種系列的性能比較