Базові елементи цифрових інтегрованих мікросхем (Глава 4 навчального посібника), страница 5

З надходженням до виходу негативної напруги транзистор VT4 переходить до активного інверсного режиму, струм змінює напрямок і витікає з транзистора, а з відкриванням зазначеного діода Vпк (ділянка D) напруга на виході обмежується величиною -0,8...-1 В. Отже, у ввімкненому стані БЕ нормально функціонує на ділянці Е завширшки U0. Під час зміни полярності сигналу, що надходить до виходу БЕ, зокрема, через відбиття від кінців лінії зв’язку, струм через БЕ може протікати в обох напрямках, що сприяє виникненню паразитних коливань у лініях, які зв’язують БЕ з його елементами-навантаженнями.

4.1.4. Перехідні процеси

Характер перехідних процесів у БЕ ТТЛ, як і в звичайних ключах, зумовлений інерційністю транзисторів, розсмоктуванням награмадженого в них заряду та перезаряджанням паразитних ємностей. Нехай у початковому стані БЕ вимкнений напругою лог. 0 на вході х1, а рівень х2=1=const (див. рис. 4.2,а).

Вмикання відбувається зі зростанням вхідної напруги до порогового рівня ux=Uп, з моменту t1 (рис. 4.5). При цьому струм Iб1 перемикається спочатку на аряджання паразитних ємностей на входах транзисторів VT2, VT4, а відтак – у їх бази, спричиняючи насичення цих транзисторів. Вхідна ємність транзистора VT3 розряджається через транзистор VT2, внаслідок чого напруга ua зменшується і елементи VT3, VD зачиняються.

До перемикання вихідного каскаду напруга uу майже не змінюється, бо навантажувальна ємність Cн лишається зарядженою, а після насичення транзистора VT4 відбувається її швидке розряджання через його малий опір і формування фронту спадання напруги t10ф. Під  час перемикання струм живлення iж збільшується від I1ж до I0ж і витрачається, в основному, на підтримання транзисторів VT2, VT4 в режимі насичення.

Завдяки використанню високочастотних транзисторів, заряджанню ємностей і відкриванню транзисторів VT2, VT4 інтенсивним струмом I1б, відсутності етапу розсмоктування під час зачинення транзистора VT3 (бо в увімкненому стані БЕ він перебуває в активному режимі), а також малій сталій часу розряджання навантажувальної ємності, процес вмикання відбувається швидко. Час затримки поширення під час вмикання для типовихелементів ТТЛ не переви щує t10з.п£15 нс.

Вимикання здійснюється негативним перепадом сигналу на вході х1. Починаючи з моменту t2, коли напруга uх сягає порогового рівня Uп, відчиняється емітерний перехід транзистора VT1, БЕТ переходить до активного режиму, а з часом – і до режиму насичення. Завдяки цьому утворюється низькоопірний шлях зворотного струму Iб4, Iб2, I0вх (як показано суцільними стрілками на рис. 4.2,а), що  сприяє швидкому розсмоктуванню заряду і зачиненню спочатку транзистора VT2, а згодом – і VT4. Закривання транзистора VT2 спричиняє зростання колекторної напруги uк2 і відчинення транзистора VT3 та діода VD раніше, ніж встигне зачинитися транзистор VT4. Це зумовлює сплеск наскрізного струму iж через вихідний каскад, що може призвести до виникнення завади в шині живлення.

По закритті транзистора VT4 навантажувальнана ємність Сн заряджається через вихідний опір емітерного повторювача R1вих, зумовлюючи фронт зростання t01ф  напруги до рівня U1. Затримка вимикання, спричинена розсмоктуванням надлишкового заряду та заряджанням ємності Сн через опір R1вих>R0вих, більша, ніж t10з.п і для типових елементів ТТЛ не перевищує t01з.п£22нс.

4.1.5. Модифікації базового елемента

З метою поліпшення параметрів БЕ, полегшення сполучення їх з іншими пристроями, розширення функціональних можливостей поряд з універсальними  БЕ засвоєно випуск також їх різновидів.

1. Різновиди БЕ за виконуваною логічною функцією. Для розширення функціональних можливостей у різних серіях БЕ ТТЛ передбачено логічні розширювачі щодо АБО на транзисторах VT1/, VT2/ з вільними виходами к, е               (рис. 4.6,а). Підімкнення їх до однойменних розширювальних входів к, е елемента І-НЕ (показано пунктиром) дозволяє реалізувати функцію другого ступеня