ТТЛ елемент із складним інвертором.

У мікросхемах ТТЛ використовуються складні інвертори, які підвищу­ють швидкодію і навантажувальні здатність елементів. Схема базового (типово­го) елемента ТТЛ із складним інвертором містить три основних каскади (рис. 2. 13, а):

1. Вхідний каскад, який реалізує операцію І (транзистор VT1, резистор R1). До усіх входів БЕТ демпферуючі (антидзвінні) діоди, які обмежують вплив імпульсів перешкод від’ємної полярності.

2. Фазоінверсний каскад (транзистор VT2, резистори R_К і R_Е), що керує вихідними транзисторами за допомогою протифазних змін напруги на колек­то­рі і емітері VT2.

3. Вихідний двоканальний підсилювач (транзистори VT3, VT4, діод змі­щення VD3, резистор R₀). Складний інвертор створюється спільною робо­тою фазоінверсного і вихідного каскадів.

При збігу високих рівнів напруг на входах логічного елемента БЕТ пере­микається в інверсний режим і своїм колекторним струмом відкриває транзис­тор VT2. Частина емітерного струму транзистора VT2 проходить на базу тран­зи­стора VT4 і відкриває його. Після швидкого розряду паразитної ємності С_п через колектор насиченого транзистора VT4 на виході встановлюється низький рівень напруги. При цьому транзистор VT3 – закритий, оскільки напруга, що прикладена до послідовно включених переходів бази і діода VD3, недостатня для його відкривання.

При подачі на один із входів ЛЕ напруги низького рівня БЕТ перемика­ється в режим насичення, струм його колектора дорівнює нулю, внаслідок чого закриваються транзистори VT2 і VT4. При цьому відкритий транзистор VT3 пра­цює в режимі емітерного повторювача: на його вхід надходить високий рі­вень напруги з колектора закритого транзистора VT2, а навантаженням слугує опір закритого транзистора VT4. Емітерний повторювач передає на вихід висо­ку напругу

U_OH=U_СС-2U^*,

де 2U^* - падіння напруги на двох послідовно ввімкнених переходах – ба­зи тран­зистора VT3 і діода VD3. Повторювач створює на навантаженні струм, який у 50-100 раз перевищує його вхідне значення. Це забезпечує швид­кий за­ряд пара­зитної ємності С_п. Часові діаграми роботи ТТЛ елемента співпа­дають з рис 2.8.

У процесі перемикання є короткочасний інтервал, коли транзистор VT4 уже відкритий, а VT3 – ще не встиг закритися. При цьому виникає значний ім­пульс струму від джерела живлення на землю (наскрізний струм). Для змен­шен­ня амплітуди наскрізного струму в колекторі транзистора VT3 встановлено обмежувальний резистор R₀=100…200 Ом.

Розглянута схема елемента ТТЛ із складним інвертором є типовою для ТТЛ серій К131, К133, К155 та ін.

Принцип роботи транзисторів Шоткі.

Елементи ТТЛШ в порівнянні з ТТЛ мають вищу швидкодію і меншу споживану потужність, що досягається застосуванням діодів Шоткі. Принцип роботи діода Шоткі базується на використанні потенціального бар’єру, що ут­во­рюється в приконтактній області між металом і напівпровідником. У діодах Шоткі не має накопичення та розсмоктування заряду викликаного неосновними носіями заряду. Час перемикання діодів Шоткі дуже малий (до 1 нс) і не зале­жить від температури. Падіння напруги на переході в діодах Шоткі становить 0,3-0,4 В.

У режимі насичення на колекторі кремнієвого транзистора діє пряма напруга U_КБ=0,7 В, внаслідок чого колектор відкривається й інжектує електро­ни в базу. Це викликає затримку вимикання, обумовлену часом розсмоктування t_роз (рис. 2.14, а). При наявності між базою та колектором діода Шоткі (рис. 2.14, б) колектор при відкриванні транзистора не переходить у режим насичен­ня, оскільки пряма напруга U_КБ=0,4 В. Транзистор з діодом Шоткі між базою і колектором називають транзистором Шоткі (рис. 2.14, в).

Транзистор Шоткі не переходить у режим насичення і виключає­ться затримка вимикання, а швидкодія збільшується приблизно в 3-5 разів.