Базові елементи цифрових інтегрованих мікросхем (Глава 4 навчального посібника), страница 3

Таким чином, при х1х2=0 БЕ вимкнено, транзистори перебувають у таких станах: VT1 – у режимі насичення, VT2, VT4 – у режимі відтину, VT3 – в активному режимі, діод VD – відчинений; вхідний і вихідний струми витікають із БЕ; напруги: на вході U0»0,2 В та на виході U1» 3,5 В.

Статичний увімкнений стан забезпечується рівнем х1=1 на виході відчиненого верхнього плеча VT3/, VD/ керувального каскаду. При цьому емітерний перехід Vбе1 БЕТ VT1 зміщується у зворотному напрямку, а три p-n-переходи транзисторів VT1, VT2, VT4 через резистор Rб підмикаються до джерела живлення Eж і тому виявляються зміщеними в прямому напрямку (перемикач S1 у положенні 2).  БЕТ переходить до активного інверсного режиму, а транзистори VT2 та VT4 – до режиму насичення. До БЕ втікає малий струм I1вх (у цьомустані елемента струми зазначено пунктиром), струм Iб1 втікає до бази транзистора VT2, а емітерний струм останнього частково замикається до бази транзистора VT4.

До пари p-n-переходів верхнього плеча вихідного каскаду Vбе3 транзистора VT3 та діода VD прикладено напругу ua=uк2-uк4=Uпр<2Uбо, якої бракує для їх відкривання, тому транзистор VT3 та діод VD зачиняються і, отже, цей діод виконує функцію діода зміщення. Еквівалентний перемикач S2 виявляється в положенні 2. Вихідний опір R0вих=Rвих.н малий і становить кілька одиниць омів, а напруга uу=U0=Uк.н відповідає рівневі лог. 0. Через вихідний каскад наскрізний струм відсутній, а до нижнього плеча втікає значний вихідний струм I0вих=KрозI0вх від елементів-навантажень.

Отже, при х1х2=1 БЕ ввімкнено, БЕТ VT1 перебуває в активному інверсному режимі, транзистори VT2, VT4 – у насиченому режимі, транзистор VT3 та діод VD зачинені, вхідний і вихідний струми втікають до БЕ, напруги: на вході U1»3,5 В та на виході U0£0,4 В.

4.1.3. Статичні характеристики

Для правильного вживання ІС і використання їх можливостей, особливо, при сполученні з іншими елементами (дискретними або ІС інших серій) необхідно уявляти, в яких межах зміни струмів та напруг ІС може нормально функціонувати. З цією метою розглядаються статичні характеристики БЕ: вхідна iвх(uх), передатна uу(uх) та вихідні iвих(uу), що знімаються за повільної зміни напруг і струмів.

На вхідній характеристиці (рис. 4.3,а) вимкненому станові БЕ відповідає зображувальна точка 1; на ділянці 1-0 вхідний струм I0вх, що витікає з елемента, збільшується під час зменшення напруги uх, у тому числі до від'ємних значень і при вхідній напрузі, більшій за величиною, ніж допустима Uдоп, різко зростає, внаслідок чого в БЕТ може настати тепловий пробій. Для обмеження негативної напруги на входах усіх сучасних серій ТТЛ вбудовують діоди (фрагмент схеми подано на рис. 4.4,а), які називають також демпферними, бо вони сприяють угамуванню паразитних коливань, що виникають у лініях зв’язку через відбиття сигналів від їх кінців між керувальними та навантажувальними елементами.

Зі збільшенням вхідної напруги на ділянці 1-3 струм Iвх0 зменшується і під час переходу її через пороговий рівень (ділянка 3-4) на вході встановлюється рівень лог. 1, БЕ вмикається і вхідний струм I1вх£40 мкА (ділянка 4-7) тепер втікає до елемента. За перевищення вхідною напругою рівня U+доп³5,5 В може виникнути електричний пробій емітерного  переходу БЕТ (точка 7). Усунути пробій, якщо може виникнути його небезпека, можна за допомогою обмежувальних діодів, як подано на фрагменті схеми рис. 4.4,б.

На ділянці 0-3 вхідний опір БЕ визначається резистором у колі бази БЕТ і становить   R0вх » Rб » 4 кОм, бо БЕТ насичений, а транзистор VT2 зачинений; у навколопороговій зоні 3-4 через відкривання транзистора VT2 вхідний опір зменшується до R0вх » 300...400 Ом; і, нарешті, на ділянці 4-7 емітерні переходи БЕТ зачиняються, тому опір зростає до R1вх » 2 МОм.