Импульсные устройства. Основные понятия и определения импульсной техники. Электронные ключи. Интегральные логические схемы, страница 25

 .                     (3.4.4)

Для рассматриваемой схемы ТТЛ  (рис.3.9) оценим также динамическую мощность переключения ,  расходуемую транзисторами. Основным потребителем мощности  является транзистор , имеющий максимальный коллекторный ток  3мА.  В середине активного участка характеристик транзистора ток равен половине максимального и напряжение . Тогда максимальная расходуемая мощность равна 3,75 мВт. Усредняя  изменяющуюся мощность на интервале переключения, разделим этот результат на 2 и определим, что динамическая мощность мВт, что  составляет около 20% от статической. Потребление мощности многоэмиттерным транзистором  невелико, поскольку он выполняет функцию переключателя тока и в активном режиме не работает. По той же причине можно считать незначительными потери энергии на перезаряд диффузионных ёмкостей переключаемых транзисторов, поскольку изменение напряжения на базах составляет десятки милливольт. Ток транзистора  в режиме  переключения в отсутствие ёмкости нагрузки был бы незначителен: . Поэтому расход мощности транзистором  и резистором , составляющими цепь заряда , определяется зарядом этой ёмкости.

Заряд (или разряд) ёмкости приводит, как отмечалось, к расходу энергии  . Оценим ёмкость всех присоединённых к выходу ТТЛ нагрузок величиной  =10 пФ и определим энергию перезаряда как  = 80 пДж.   Для ТТЛ элементов с используемыми типовыми показателями время задержки распространения среднее  оценивается величиной около 20 нс. Это обеспечивает возможность переключения схемы с частотой . Коэффициент  в этой формуле необходим для обеспечения длительности алгоритмических значений выходной переменной ТТЛ элемента, достаточной для правильного переключения всех схем-нагрузок (время «зацепления» []). Для  рассматриваемых условий  25 МГц. Тогда согласно (3.4.3) динамическая мощность, потребляемая на перезаряд ёмкостей составляет   мВт, т.е. 10% от статической мощности потребления  при довольно большой ёмкости  пФ.

Проведенные оценки расходуемой мощности  совпадают с общими положениями, обсуждавшимися в 2.2.7.

3.4.4. Передаточные характеристики ТТЛ

Для определения зависимости параметров ИЛС от условий эксплуатации используют передаточные характеристики, показанные на рис.3.10 для ТТЛ схем.  Диаграммы иллюстрируют изменение зависимости напряжения  на выходе ТТЛ от напряжения на входе при различной температуре.

Рис.3.10

Эти условия заметно изменяются с температурой. Пользуясь методикой, изложенной при рассмотрении помехоустойчивости (рис.3.4), можно определить, что допустимая величина открывающей помехи уменьшается с ростом температуры  от 1,9 В до 0,6 В, а для закрывающей помехи растёт от 0,7 В  до 1,2 В.  Для наихудшего случая  помехоустойчивость составляет 0,6 В. В паспортных данных на ТТЛ схемы эта величина задаётся как 0,4 В.  Согласно рис.3.10 эти условия могут быть ослаблены для конкретных условий эксплуатации. Логические уровни ТТЛ схем задаются как В и В, что также может корректироваться для практических задач.

3.4.5. Краткие сведения о технических показателях  ТТЛ  ИЛС

В таблице 1 приведены сведения о технических показателях ТТЛ схем среднего уровня интеграции. Показатели стандартных ТТЛ серий 133, 155 близки к рассмотренным в предыдущем разделе.

Улучшение быстродействия схем серий 130,131 достигнуто уменьшением сопротивления резисторов  и  в составе сложного инвертора до 760 Ом и 58 Ом соответственно, что определило увеличение потребляемой мощности. Для этих схем задаётся максимальная частота, называемая максимальной частотой триггера, которая равна 50 МГц, что может быть подтверждено расчётами по использованной ранее методике.

В маломощных ТТЛ серий 134  и 734  (бескорпусная) уменьшение потребляемой мощности также достигнуто за счёт изменения сопротивлений  и , которые увеличены до 40 кОм и 4 кОм соответственно. Кроме  того, усовершенствованная микроэлектронная технология позволила сократить размеры транзисторов и уменьшить паразитные ёмкости. В результате при сокращении потребляемой мощности в 10 раз, время задержки увеличилось только в 3-5 раз