23. Простейший ттл (ттлш) вентиль. Принцип работы.

ТТЛ и ТТЛШ

Базовый элемент: мощный выходной каскад (для увеличения нагружающей способности); если на одном из входов низкий уровень , то транзистор T1 открыт, на коллекторе уменьшается уровень и это приводит к закрытию транзистора Т2. Для закрытого Т2 потенциал на коллекторе возрастает до напряжения питания, Uэ = 0 Т3 – открывается, Т4 - закрывается. На все три входа - высокий уровень, Т1 - закрыт, на его коллекторе высокий уровень и Т2 - открывается. Uк2 = Uэ1 = Ек\(R2+R3)*R3=0,7 – достаточно для отключения Т4. Если бы не было D3, то за Т4 открылся бы и Т3. Параметры ТТЛ недостаточно высоки поэтому испоьзуют ТТЛШ ( Шотки) – вместо одиночного транзистора ключ линейной обратной связи.

Основной причиной, ограничивающей быстродействие логических элементов указанных серий является медленный процесс закрывания насыщенных биполярных транзисторов. Для преодоления этого недостатка были разработаны серии микросхем с диодами Шоттки, включенными параллельно коллекторному переходу транзисторов и осуществляющих нелинейную отрицательную обратную связь.Идея использования нелинейной отрицательной обратной связи для повышения быстродействия транзмсторных ключей заключается в следующем. Известно, что время, затрачиваемое на формирование фронта выходного импульса, определяется временем рассасывания инжектированных неосновных носителей, когда транзистор выходит из насыщения в область отсечки (из включенного состояния в выключенное). Поэтому разумным является решение предотвратить вхождение транзистора в режим глубокого насыщения. Это может быть достигнуто путем приложения к участку коллектор-база запирающего напряжения. В случае если между базой и коллектором включить диод Шоттки, подсоединенный анодом к базе, то при отпирании транзисмтора на коллекторе в некоторый момент времени установится потенциал, отпирающий диод Шоттки. Напряжение отпирания диода Шоттки 0.4 - 0.5 В, т.е. меньше чем падение на переходе коллектор-база и, следовательно, диод откроется раньше, чем переход база-коллектор. Таким образом, коллекторный переход оказывается запертым и режим насыщения исключается. Кроме того, из-за отсутствия в них явления инжекции и накопления неосновных носителей сами диоды Шоттки являются очень быстродействующими, что и иобуславливает эффективностььтакой нелинейной обратной связи.

Вторым технологическим усовершенствованием в современных ТТЛШ логических элементов является уменьшение размеров элементов. Это позволяет резко сократить паразитные емкости схемы и увеличит быстродействие за счет уменьшения постоянной времени RC цепочек.

24. Конструкция и принцип работы многоэмиттерного транзистора.

Многоэмиттерный транзистор (МЭТ) это биполярный транзистор, который имеет несколько эмиттерных областей. Различают МЭТ в которых эмиттерные области объединены одним внешним выводом, и МЭТ в которых каждая эмиттерная область имеет отдельный внешний вывод.

МЭТ, эмиттерные области которых объединены одним внешним выводом, характеризуются большим значением отношения периметра эмиттера к его площади, что обеспечивает уменьшение сопротивления базы транзистора и увеличение плотности его эмиттерного тока. Такие транзисторы применяют главным образом в качестве мощных ВЧ и СВЧ транзисторов. Наиболее распространёнными являются МЭТ с полосковой, ячеистой и сетчатой формами эмиттерной области. МЭТ с ячеистой формой эмиттерной области имеют наибольшую (по сравнению с другими МЭТ) величину отношения периметра эмиттера к его площади, что обеспечивает максимальное усиление по мощности. МЭТ с сетчатой формой эмиттерной области имеют наибольшее (по сравнению с другими МЭТ) значение отношения суммарной площади эмиттерных областей к площади коллекторной области, что обеспечивает работу такого транзистора при значительных рабочих токах.

МЭТ, в которых каждая эмиттерная область имеет отдельный внешний вывод (рис. 3.6), используются в транзисторно-транзисторной логике в качестве логического элемента «И». Отличительной особенностью таких транзисторов является достаточно большое расстояние между отдельными эмиттерными областями и наличие сопротивления между базовой областью и её внешним выводом, что обеспечивает уменьшение коэффициента передачи тока между эмиттерными областями, а также малую величину инверсного коэффициента передачи тока и соответственно увеличение нагрузочной способности транзистора. Увеличение скорости переключения таких МЭТ достигается уменьшением площади эмиттерных областей.