要提高ttl門(mén)電路的工作速度,必須對(duì)電路加以改進(jìn)。顯然,影響門(mén)電路開(kāi)關(guān)速度的一個(gè)重要因素是晶體管飽和與截止相互轉(zhuǎn)換的時(shí)間。為減小這一時(shí)間,可采取以下措施。
① 減輕晶體管的飽和深度,甚至使輸出級(jí)晶體管不飽和;
② 設(shè)法使晶體管基區(qū)的存儲(chǔ)電荷盡快消散。
圖 sttl與非門(mén)
由此出發(fā),人們?cè)O(shè)計(jì)了抗飽和ttl與非門(mén),如左圖所示。它與典型ttl與非門(mén)相比有兩點(diǎn)改進(jìn)。第一,用帶肖特基勢(shì)壘二極管(sbd)的三極管來(lái)代替典型ttl與非門(mén)中所有可能在飽和狀態(tài)下工作的晶體管 、 、 和 ;第二,增加了一個(gè)由晶體管 、電阻 和 構(gòu)成的有源泄放電路來(lái)代替典型ttl與非門(mén)中 的發(fā)射極電阻 。它們的作用分述如下。
1. sbd三極管的作用。
sbd三極管的等效電路如右圖所示,它是由sbd跨接在三極管基極和集電極之間所得到的一種三極管。sbd正向壓降比一般硅二極管小,僅有0.3~0.4v。當(dāng)三極管截止、放大或剛進(jìn)入飽和時(shí),sbd均反偏截止,輸入電流全部流入基極形成 。sbd的接入不會(huì)影響三級(jí)管的開(kāi)啟時(shí)間。隨著三極管飽和,集電結(jié)變?yōu)檎.?dāng) 0.3v時(shí),sbd導(dǎo)通,由于三極管僅在淺飽和狀態(tài)下工作,從而減少了電荷存儲(chǔ)的時(shí)間。
2. 有源泄放電路的作用
u 加速 管由截止到導(dǎo)通的過(guò)程 在sttl電路中,當(dāng)輸入電壓由低電平變?yōu)楦唠?br>
平時(shí), 由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通。由于 、 的存在,使 > ,故 將先于 導(dǎo)通。此時(shí),由于 尚未導(dǎo)通,故 射極電流的絕大部分都注入 的基極。由此說(shuō)明,有源負(fù)載的引入加速了 的到通過(guò)程。
u 加速 管由導(dǎo)通導(dǎo)截止的轉(zhuǎn)換過(guò)程 在sttl電路中,當(dāng)輸入電壓由高電平變?yōu)?br>
低電平時(shí), 截止, 和 也將隨之截止。但由于 的基極和集電極分別通過(guò) 和 接至 基極,故在 基區(qū)存儲(chǔ)電荷消耗完畢之前, 發(fā)射結(jié)仍為正偏,因而 仍處于導(dǎo)通狀態(tài),又因 的基極無(wú)泄放電阻,所以 必定比 晚一些截止。于是 基區(qū)中的存儲(chǔ)電荷可通過(guò)導(dǎo)通的 進(jìn)行泄放。而在典型的ttl與非門(mén)中, 基區(qū)中的存儲(chǔ)電荷只能通過(guò) 泄放,顯然sttl的 基區(qū)電荷的泄放要比典型ttl電路快得多,從而加速了 的截止過(guò)程。
在sttl門(mén)電路的基礎(chǔ)上,又相繼研制出低功耗肖特基箝位ttl(簡(jiǎn)稱(chēng)lsttl)電路和性能更為優(yōu)良的先進(jìn)的肖特基箝位ttl(簡(jiǎn)稱(chēng)asttl/alsttl)電路。(有興趣可查閱有關(guān)的器件手冊(cè))
ttl集成門(mén)電路除與非門(mén)外,還有與門(mén)、非門(mén)、或門(mén)、或非門(mén)、與或非門(mén)、異或門(mén)等。此外,還有為提高驅(qū)動(dòng)能力而設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)器(也稱(chēng)功率門(mén)),以及主要起隔離作用的緩沖門(mén)等電路,都不再一一討論。