Лекции.Орг

 

Категории:


Теория отведений Эйнтховена: Сердце человека – это мощная мышца. При синхронном возбуждении волокон сердечной мышцы...


Классификация электровозов: Свердловский учебный центр профессиональных квалификаций...


Электрогитара Fender: Эти статьи описывают создание цельнокорпусной, частично-полой и полой электрогитар...

Схемы ТТЛ с повышенным быстродействием



В большинстве случаев задержка включения схем ТТЛ существенно превышает задержку включения: . Поэтому в разработанных схемах особое внимание уделено снижению схемным путем величины , однако это достигалось значительным усложнением схемы.

Более эффективным является использование в ТТЛ- схемах диодов и транзисторов Шоттки. Повышение быстродействия при этом достигается в результате того, что диод Шоттки, представляющий собой высококачественный переход металл-полупроводник, не обладает свойствами инжекции и накопления не основных носителей, присущим обычным p-n переходам.

Если диод Шоттки шунтирует коллекторный переход транзистора, то такой транзистор называют транзистором Шоттки:

Модель Условное обозначение

Транзистора Шоттки

Топологический транзистор Шоттки реализуется как обычная интегральная n-p-n структура, в которой контакт к базе удлинен до области коллектора. На границе металла (m) с полупроводником (n)- областью коллектора образуется барьер Шоттки, благодаря чему контакт m- n работает как диод. При этом площадь транзистора Шоттки оказывается на много больше площади, занимаемой обычным биполярным транзистором.

В транзисторе Шоттки снижена степень насыщения за счет шунтирования его коллекторного перехода диодом Шоттки, имеющим примерно в два раза меньше напряжение включения, чем обычный p-n переход.

Схема элемента ТТЛШ показана на рис.

Т.к. напряжение на коллекторном переходе насыщенного транзистора Шоттки Uбк=UДШ меньше, чем напряжение запирания коллекторного перехода, то заряд, инжектируемый коллекторным переходом, весьма мал. Можно считать, что в насыщенном транзисторе Шоттки избыточный заряд не накапливается, поэтому при его переключении отсутствует стадия рассасывания избыточного заряда.

Применение транзисторов Шоттки позволяет повысить быстродействие элементов и одновременно улучшить их работу переключения.

Многоэмиттерный транзистор также является транзистором Шоттки.

Особенность транзисторов Шоттки, связанная с отсутствием у них режима насыщения – повышенное напряжение на открытом транзисторе – около 0,3 В.

В элементах ТТЛШ насыщение транзисторов устранено и быстродействие высокое. По этому показателю элементы ТТЛШ занимают среди элементов, реализованных на основе кремния, второе место (после элементов ЭСЛ).

Особенности применения элементов ТТЛ (ТТЛШ)

При проектировании и конструировании устройств на элементах ТТЛ возникают вопросы:

- о режиме неиспользуемых входов

- о снижении влияния сквозных токов на работу устройства

- об условиях передачи сигнала.

Если используются не все входы элемента И-НЕ и часто остается «лишний», то с точки зрения логики правильными будут все три возможных варианта:

- подача на неиспользуемые входы единичных сигналов

- подключение неиспользуемых входов к используемым (в любом сочетании)

- оставление неиспользуемых входов свободными (разомкнутыми).

Каждый из этих способов сохраняет правильность выполнения для используемых входов операции И-НЕ. Однако, с точки зрения электрических режимов, условия работы элемента различны.

Рекомендуется неиспользуемые входы подключать к единичным сигналам. Наиболее удобно подключать неиспользуемые входы к источнику питания (+5В).

Напряжение питания приблизительно на 1,5В больше напряжения U1, поэтому неиспользуемые эмиттеры подключают к напряжению питания через защитный резистор с сопротивлением 1 кОм. Через один резистор можно подключать до 20 входов.

Для элементов ТТЛ и ТТЛШ со сложным инвертором специфичен сквозной ток от шины питания на общую точку при переключении выхода из нулевого состояния в единичное. Происхождение сквозного тока объясняется следующим: в статическом режиме одновременное отпирание транзисторов VT3 и VT4 выходного каскада исключено:

В переходном процессе из-за задержки запирания насыщенного транзистора VT4 возникает временная проводимость обоих выходных транзисторов, и от источника питания на общую точку замыкается кратковременный импульс тока, ограничиваемый лишь сопротивлениями выходной цепи (главным образом сопротивлением диода и резистором R4)

Импульс сквозного тока создает помехи на шинах питания (на сопротивлении и индуктивности шин выделяется импульсное напряжение), которые могут нарушить правильную работу других элементов, питаемых от данных шин.

Поэтому при монтаже ИМС на печатных платах необходимо предусмотреть фильтрацию напряжения питания. Вблизи разъема и по площади печатной платы подключаются развязывающиеся конденсаторы.

Вблизи разъема ставится конденсатор емкостью не менее 0,1 мкФ на каждую ИМС, а на каждые 5…10 ИМС на площади печатной платы ставятся конденсаторы, емкость которых определяется из рассчета не менее 0,002мкФ на каждую ИМС (на практике – непосредственно на каждую ИМС 5…10 нФ непосредственно вблизи нее).

Электрические линии связи должны обеспечивать передачу сигналов с малыми искажениями. В пределах печатной платы эти линии выполняются как дорожки печатного монтажа при ограничении на длину параллельных проводников, расположенных на одной стороне или в одном слое печатной платы. По мере удлинения связей их выполняют либо одиночным проводом, либо витыми парами проводов, при длинах более 3м связи осуществляют с помощью коаксиального кабеля (волновое сопротивление 50…1000 Ом) с применением согласующих сопротивлений, включаемых последовательно и параллельно.

Выпускаемые серии ИМС ТТЛ (ТТЛШ) можно условно разделить на три группы:

- быстродействующие (задержка распространения не более 5нс при потребляемой мощности мВт)

- среднего быстродействия (задержка переключения нс при потребляемой мощности мВт)

- маломощные (потребляемая мощность мВт, задержка переключения более 25 нс)

Основной для всех серий является схема И-НЕ. Наиболее широко используется в сериях маломлщных ИМС схема базового элемента (1) либо ее модификация с диодом в базовой цепи транзистора VT3.

В сериях среднего быстродействия используется схема элемента с улучшенной передаточной характеристикой:

Для улучшения передаточной характиристики в схему , который предназначен для смещения уровня напряжения на базе VT4. Последний откроется лишь после того, как откроется транзистор . Поэтому напряжение на выходе схемы не будет изменяться, пока не выполнится равенство:

При дальнейшем увеличениии напряжения транзисторы VT2, , VT4, переходят в режим начсыщения, а Uвых резко уменьшается.

Рассмотренная схема обеспечивает существенный выигрыш в помехоустойчивости.

Сопртивление R3 не влияет на помехоустойчивость, поэтому можно умеьшить величину R3 , уменьшая тем самым время рассасывания избыточного заряда в выходном транзисторе и снижая, таким образом, время задержки выключения VT4/

В сериях быстродействующих схем используется схема элемента с мощным выходом (повышенной нагрузочной способностью) (2)

В сверхбыстродействующих схемах ( ) ИМС – модификация схемы с мощным выходом, которая заключается в применении транзисторов Шоттки и схемы VT2 | - R3 | (рассмотрена выше –(3)).

Для всех элементов ТТЛ (ТТЛШ) напряжения питания равны +5В; уровни сигналов логического нуля и (для ТТЛШ и ).

ТТЛ-схемы обеспечивают высокое значение помехоустойчивости (не менее 0,3В в рабочем диапазоне условий) коэффициент объединения по входам ; коэффициент разветвления на выходе (число допустимых нагрузок при нагрузочных емкостях пФ).

Параметры ТТЛ и ТТЛШ обеспечили им широкое применение в ИМС различных уровней интеграции. Новые разработки выполняются главным образом в схемотехнике ТТЛШ.

Нашей промышленностью выпускаются различные серии ТТЛ (ТТЛШ) ИМС: 130; 131; 133; 134; 136; 155; 158; 1531; 1533 и др.

Не говорим о серии 230!

Серии описаны:

Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы (1988).

Интегральные микросхемы – справочник под редакцией Тарабрина Б.В.

Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы под ред. Якубовского С. В. и др.

 





Дата добавления: 2015-02-12; просмотров: 304 | Нарушение авторских прав


Похожая информация:

Поиск на сайте:


© 2015-2017 lektsii.org - Контакты

Ген: 0.527 с.