04第4章_晶体管-晶体管逻辑(TTL)电路课案.ppt

Vi R1 1.4KΩ R2 780Ω R5 25Ω RB 250Ω Q1 Q4 Q5 Q2 VCC=5V V0 R4 2kΩ Q3 Q6 图题 4.5 系列 STTL 与非门 RC 150Ω 1 2 B1 B2 B3 B4 分析该电路在导通态和截至态时图中各节点的电压和电流 假定：各管的b=20，VBEF=0.7V,VBCF=0.55V,VCES=0.4～0.5V VCES1=0.1～0.2V 图 4.5 六管单元与非门电路 Vi R1 2.8KΩ R2 760Ω R5 58Ω RB 500Ω Q1 Q4 Q5 Q2 VCC=5V V0 R4 3.5kΩ Q3 Q6 RC 250Ω 3.5 3.0 2.5 1.5 0.5 1.0 2.0 0.5 1.5 2.5 3.5 Vi/V V0/V Vcc=5V TA=25℃ 图 4.6 六管单元电压传输特性 取代R3的 泄放回路 当Q5导通且饱和后，Q6也逐渐导通进入饱和，对Q5管进行分流，使Q5管的饱和度变浅(所以这种电路又称为浅饱和电路或抗饱和电路)。由于Q5管工作在浅饱和状态，超量存储电荷相应减小，因而Q5退出饱和的速度得到提高。 在截止瞬态，由于Q6管的基极没有泄放回路，完全靠自身的复合消除存储电荷，所以Q6管比Q5晚截止，使Q5管有一个很好的泄放回路而很快脱离饱和，提高了电路的速度。 可以看出，以泄放回路代替电阻R3，可明显改善电路的电压传输特性，提高了电路的抗干扰能力和工作速度。 另外，由于这种电路结构对温度变化和工艺上电流增益b的离散性都有一定的自调整作用,使得Q5管的饱和深度比较稳定，所以也能改善电路的瞬态特性和负载能力的温度特性，从而减少了工艺离散性对电路的影响。 由于六管单元与非门电路具有以上诸多优点，所以被广泛应用。 在图4.5所示的六管单元电路中，除Q4不是工作在饱和方式以外，其它5只晶体管均工作在饱和工作方式。 TTL与非门工作速度 存在问题：TTL门电路工作速度相对于MOS较快，但由于当输出为低电平时T5工作在深度饱和状态，当输出由低转为高电平，由于在基区和集电区有存储电荷不能马上消散，而影响工作速度。 改进型TTL与非门 ?可能工作在饱和状态下的晶体管T1、T2、T3、T5都用带有肖特基势垒二极管（SBD）的三极管代替，以限制其饱和深度，提高工作速度 * n-epi P-Si P+ P+ S n+ E p n+ B n+-BL C B 4.2 STTL和LSTTL电路 4.2.1 六管单元STTL与非门电路 如果将六管单元中可能进入饱和的晶体管全部用肖特基箝位晶体管(SCT)代替，可进一步提高电路的工作速度。这就是六管单元STTL与非门电路。 图4.7为采用SBD箝位晶体管的54S/74S系列六管单元与非门电路。由图可见，与一般TTL不同之处是以SBD箝位晶体管代替了除Q4以外的所有晶体管，由于SBD的箝位作用，从而使这些管子脱离了的深饱和工作状态(减少了超量存储电荷) ，电路速度得到进一步提高。该电路的门延时tpd=3ns，功耗PD≈19mW(相对较大)，电路优值约为60pJ。另外，采用SCT代替一般晶体管，其饱和压降有所增加，输出低电平增大。 Vi R1 2.8KΩ R2 760Ω R5 58Ω RB 500Ω Q1 Q4 Q5 Q2 VCC=5V V0 R4 3.5kΩ Q3 Q6 图 4.7 54 S/74 S(T3000) 系列 STTL 与非门 RC 250Ω 4.2.2 低功耗肖特基与非门电路(LSTTL) 由于STTL电路中R4的存在且比较小，使电路功耗较大，如果采用高阻值电阻和优化的电路设计就可以有效降低功耗，实现低功耗的STTL电路，简称LSTTL，电路如图4.8所示。 LSTTL电路实现了高速和低功耗的良好结合，是目前TTL系列电路中具有最佳延时功耗积的系列。与STTL与非门电路的不同之处如下： 用SBD代替多发射极晶体管Q1作为输入端； 将Q4管的基极泄放电阻R4由接地改为接输出端V0，并加上肖特基势垒二极管D5和D6。 Vi R1 20KΩ R2 8KΩ R5 120Ω RB 1.5KΩ Q4 Q5 Q2 VCC=5V V0 R4 4kΩ Q3 Q5 D1 D2 D3 D4 图 4.8 54LS/74LS(T4000)系列TTL与非门电路 D5 D6 RC 3KΩ DTL输入方式 LSTTL电路的基本特点： 采用高阻值电阻使功耗PD下降为标准TTL门电路的1/5左右； 用R1