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晶体管-晶体管逻辑电路发展

2018/06/19183 作者:佚名
导读: 第一代 第一代TTL逻辑电路"与非"门 它的线路结构(图2)有输入级、分相级和输出级。输入级采用多发射极晶体管,输出级采用简单的推拉输出(包括上推拉管T4、下推拉管T5和一个二极管)。双极型集成电路从 DTL电路演变到 TTL电路的第一代"与非"门,仅改进了上述两点就使开关速度比DTL逻辑电路高5~10倍,同时也减小了电路功耗。这些改进大大促

第一代

晶体管-晶体管逻辑电路图片

第一代TTL逻辑电路"与非"门 它的线路结构(图2)有输入级、分相级和输出级。输入级采用多发射极晶体管,输出级采用简单的推拉输出(包括上推拉管T4、下推拉管T5和一个二极管)。双极型集成电路从 DTL电路演变到 TTL电路的第一代"与非"门,仅改进了上述两点就使开关速度比DTL逻辑电路高5~10倍,同时也减小了电路功耗。这些改进大大促进了双极型集成电路的发展。对于第一代"与非"门,只要改变元件参数就能保持线路结构不变而得到不同等级的速度功耗乘积的门电路系列产品。

TTL电路输入端采用多发射极晶体管,不再象DTL电路输入端二极管组与电平位移二极管那样彼此孤立。多发射极晶体管具有较大的正向电流放大系数和较小的反向电流放大系数。电路处于转换过程中,当输入端为低电平时,较大的正向电流放大系数能抽出较大的电流,使原来存储的多余载流子很快消失;当输入端是高电平时,较小的反向电流放大系数,使多发射极晶体管的反向漏电流最小,不致影响前一级高电平输出。采用多发射极晶体管时,在多发射极之间须避免出现交叉漏电流。

电路输出级采用推拉输出,有助于减小电路功耗和提高开关速度。输出上推拉管 T4和二极管D代替原输出管T5负载电阻,构成一个能自动调节阻值的负载,使电路只在转换过程的瞬间输出级才有功耗。

第二代

晶体管-晶体管逻辑电路图片

第二代 TTL电路"与非"门 输出级上推拉管改用射极跟随器形式(图3)。如果射极跟随器的T3管集电极并接T4管集电极,可改变为第二代改进型形式,即输出级上推拉管采用达林顿对管(T3、T4)连接。达林顿对管连接减小了连线距离。对管可看成为一个晶体管,其电流放大系数是两个晶体管放大系数的乘积。对管的输入阻抗是对管中前一晶体管的电流放大系数β1与后一晶体管的输入阻抗的乘积。

第三代

第三代 TTL电路"与非"门 采用肖特基势垒二极管使线路抗饱和,电路开关速度提高到超高速范围,每级门的信号传递延迟时间约在3~5纳秒。改进之二是在输出管T5的基极回路增加了晶体管分流器 (图4),分流器是把线路上原来的无源元件电阻,改为有源元件晶体管T6和电阻R3、R6。这种结构有时也称为有源拉开网络。晶体管分流器参数的选择依电阻R3、R6的不同比值而定,分为饱和型、非饱和型和浅饱和型三种型式。 晶体管-晶体管逻辑电路图片

饱和型晶体管分流器要求R3<R6(如R3=0.5R6),T6管即能进入饱和区。因为当"与非"门T5管截止时,晶体管分流器可为T5管提供一个低阻的抽出电流的分流回路,有利于T5管截止,提高开关速度。

非饱和型晶体管分流器是指R6=0。这时,T6管工作在线性区域,不论T5管在通导过程中还是转向截止,这种分流器对提高电路开关速度的能力都是有限的。

浅饱和型晶体管分流器要求R3>R6(在一般情况下,取R6=0.5R3),使电路处于饱和边缘,从而获得高速开关能力。因此,在高速开关电路中,一般采用浅饱和型晶体管分流器。

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