Импульсные устройства. Основные понятия и определения импульсной техники. Электронные ключи. Интегральные логические схемы, страница 23

Детальный анализ схемы многоэмиттерного транзистора представляет весьма сложную проблему. Интересен вопрос о функции двух соседних эмиттеров многоэмиттерного транзистора В условиях, когда один из переходов эмиттер-база открыт, а другой закрыт, эта пара с базовым выводом  представляет из себя «паразитный» транзистор. Для конструкторов микроэлектронной схемы ТТЛ важной задачей являлось снижение усилительных свойств таких транзисторов, свойства которых можно задать коэффициентом передачи инверсной транзисторной структуры . В рамках рассмотрения функционального действия ИЛС   не будем рассматривать эти детали, относящиеся к  микроэлектронной технологии.

Соединение базовых ТТЛ схем в составе цифрового устройства осуществляется, как и для РТЛ: к выходу  схемы генератора присоединяется по одному эмиттеру  от  схем-нагрузок, имеющих  входов каждая.     При закрытом транзисторе  схемы-генератора (лог., или состояние открытия хотя бы одного из входов ) напряжение  на выходе  закрывает все присоединённые входы схем-нагрузок. Ограничения  нагрузочной способности   не происходит.

Если закрыты все входы  транзистор  схемы-генератора переходит в насыщение (лог.) под воздействием тока базы  . Ток в коллекторе  при этом складывается из тока через резистор  и токов, вытекающих из  присоединённых  эмиттеров схем–нагрузок. Каждый из этих токов  зависит от состояния других входов этих схем, в которых  ток через резистор  делится между открытыми эмиттерами.  В результате ток коллектора меняется в диапазоне от    до  .

При рассмотрении схем РТЛ  типа  были обсуждены проблемы, связанные с допустимым изменением степени насыщения открытого транзистора и с разбросом величины параметра . Применяя аналогичные выкладки к схеме рис.3.8, для нагрузочной способности  получим  совпадающий результат:

.                                    (3.4.1)

Несколько отличающееся, но имеющее тот же смысл, что и для РТЛ, выражение для коэффициента объединения по входу  можно вывести самостоятельно.

Рассмотренные соотношения описывают статические состояния логического ноля и единицы. Динамические процессы переключения ИЛС  складываются из рассмотренных выше переходных процессов переключения транзисторных ключей. При этом кроме инерционных свойств транзисторов приходится учитывать свойства цепей нагрузки, в первую очередь наличие неизбежной монтажной ёмкости.

3.4.2. ТТЛ элементы со сложным инвертором

В технологии ТТЛ широко используются усложнённые схемы, обеспечивающие улучшенную нагрузочную способность в том числе с учетом свойств цепи нагрузки (рис.3.9). В этой схеме выходной транзистор  базового элемента ТТЛ включён по схеме с разделёнными коллекторной и эмиттерной нагрузками резисторы ( и ).

Рис.3.9

Выводы коллектора и эмиттера  присоединяются к базам дополнительных транзисторов  и . Такое схемное решение называют сложным инвертором.    Для схемы рис.3.9 будем предполагать типовую величину сопротивлений резисторов:

 кОм,   кОм, ,  Ом, В.

При включении логического нуля хотя бы на один из входов ТТЛ    транзистор  закрывается. Заметим, что напряжение  на базе   относительно  минусовой  шины источника питания, требуемое для его открытия, складывается из двух напряжений открытия базо-эмиттерных переходов транзисторов  и , т.е. составляет . Поэтому в цепи базы  отсутствует диод , обеспечивавший надёжное переключение тока транзистором  в базовой схеме (рис.3.8) . При закрытом  ток его эмиттера равен нулю и  тоже закрыт. При этом транзистор открывается током через резистор  и оказывается в активном режиме с нагрузкой  в эмиттерной цепи.  Ёмкость  быстро заряжается с постоянной времени, определяемой сопротивлением  (выходное сопротивление эмиттерного повторителя). После заряда  ток эмиттера  существенно уменьшается вследствие большого сопротивления , моделирующего непредусмотренные утечки (например, токи закрытых переходов) в цепях нагрузок ТТЛ. Режим транзистора  при этом малом токе определяется отношением .