Ттл-вентиль

(5 1) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 56275/24-2109.85, Балаш пригор колов .374(0 убежна 72-85. т США К 19/(57) Изобретение относится к областиимпульсной техники, может быть использовано при построении выходныхкаскадов различных цифровых ИС. Цельизобретения - повышение быстродействия - достигается путем снижениямежкаскадных задержек распространениясигнала. Устройство содержит транзисторы 2, 4, 5, 8, 10, 13, резистор3, 6, 9, 14, 15. Для достижения поставленной цели в устройство введенытранзисторы 17-25, резисторы 26-30,диод 31, 1 ип,Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использованопри построении выходных каскадов различных цифровых ИС.Цель изобретения - повышение быстродействия путем снижения межкаскадных задержек распространения сигнала.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема ТТЛ-вентиля. 10ТТЛ-вентиль содержит первую входную шину 1, первый транзистор 2, эмиттер которого соединен с первым выводом первого резистора 3, база второго транзистора 4 соединена с коллектором третьего транзистора 5 и черезвторой резистор 6 с шиной 7 питания,эмиттер третьего транзистора 5 соединен с базой четвертого транзистора8 и через третий резистор 9 с базой20пятого транзистора 10, эмиттер которого соединен с общей шиной 11 и эмиттером четвертого транзистора 8коллектор которого соединен с выходной шиной 12, эмиттером шестого транзистора 13 и первым выводом четвертого резистора 14, второй вывод которогосоединен с базой шестого транзистора13 и эмиттером второго транзистора 4, коллекторы которых соединены через 30 пятый резистор 15 с шиной 7 питания, вторую входную шину 16, с седьмого . по пятнадцатый транзисторы 17-25, сшестого по десятый резисторы 26-30диод 31, первая входная шина 1 соедииена с базой первого транзистора 2,коллектор которого соединен с шиной 7 питания, вторая входная шина 16 соединена с базой седьмого транзистора 17, коллектор которого соединен с 40 шиной 7 питания, а эмиттер через шестой резистор 26 - с коллектором восьмого транзистора 18, эмиттер которого соединен с общей шиной 11, коллектор и база восьмого транзистора. 45 18 соединены вместе через последовательно соединенные седьмой 27 и восьмой 28 резисторы, коллектор восьмого транзистора 18 соединен с базой девятого транзистора 19, коллектор ко торого соединен с шиной 7 питания, а эмиттер - с сузами восьмого 18 и десятого 20 транзисторов и через девятый резистор 29 с общей шиной 11 и с эмиттером десятого транзистора 20, 55 коллектор которого через десятый ре,зистор 30 соединен с вторым выводом ервого резистора 3, первый вывод которого соединен с коллектором и .эмиттером одиннадцатого транзистора21, база которого соединена с базойдвенадцатого транзистора 22, эмиттеркоторого соединен с коллектором десятого транзистора 20, базой третьеготранзистора 5 и коллектором тринадцатого транзистора 23, эмиттер которогосоединен с базой второго транзистора4, а база - с общей точкой соединенияпервого 3 и десятого 30 резисторов,коллектор двенадцатого транзистора22 соединен с шиной 7 питания, эмиттер седьмого транзистора 17 соединенс эмиттером и коллектором четырнадцатого транзистора 24, база которогосоединена с базой пятого транзистора10, коллектор которого соединен сбазой четвертого транзистора 8 и коллектором пятнадцатого транзистора 25,эмиттер которого соединен с выходнойшиной 12, а база - с общей точкойсоединения седьмого 27 и восьмого 28резисторов, база девятого транзистора 19 соединена с анодом диода 31,катод которого соединен с базой двенадцатого транзистора 22.Устройство работает следующим образом,В состоянии "1" на входе 1 ("0" на инверсном входе) выходной 8 и фаэорасщепительный 5 транзисторы открыты,но не входят в насыщение за счет фиксации потенциалов их коллекторов первым и вторым элементами 25 и 23 ограничения насьпцения, Таким образом,фиксируется и потенциал "0" на шине12, Выходной 8 и фазорасщепительный5 транзисторы находятся в режиме,близком к нормальному активному, - с,малыми токами базы, которые многоменьше токов, задаваемых на их входыи протекающих через шунтирующие элементы из базовой цепи в коллекторную.Транзистор 10 открыт, находится в нор-,мальном активном режиме и потребляетнекоторый минимальный ток, многоменьший тока эмиттера фазорасщепи-тельного транзистора 5. Во входномкаскаде инверсный вход (шина 16) устройства является и входом токовогозеркала. В соответствии с уровнем"0" на данном входе в рассматриваемомсостоянии ток в токовом зеркале имеетминимальное значение, которое, однако, больше нуля, поскольку из-за малого логического перехода входногодифференциального сигнала токовоезеркало полностью не выключается, Таким образом, минимальная часть тока ответвляется в выходной транзистор 20 токового зеркала, большая часть его поступает в базу фазорасщепитель ного транзистора 5.В состоянии."О" на шине 1 ("1" на шине 16), фазорасщепительный 5 и выходной 8 транзисторы заперты, Высокий потенциал коллектора запертого фазо расщепительного транзистора 5 задает через выходной эмиттерный повторитель (транзисторы 4 и 13) выходной уровень "1". Во входном каскаде токовое зеркало включено за счет уровня "1" на 15 своем входе, Выходной ток токового зеркала при этом увеличивается за счет падения напряжения на резисторе 30.В динамическом режиме при переключении из состояния "1" в "О" на шине 1 (соответственно из "О" в "1" на шине 16) запираются транзисторы 5 и 8. Для ускорения запирания при управлении по их базовым цепям требуется 25 увеличение токов, вытекающих из их баз. Для фазорасщепительного транзистора 5 такой ток обеспечивается вклю,чением токового зеркала входного каскада положительным фронтом импульса 30 на шине 16. Для выходного транзистора 8 ускоряющий ток включения обеспечивается запуском транзистора 25 за счет того же положительного фронта импульса на шине 16. Положительный фронт передается через эмиттерный повторитель (транзистор 18) и емкостный элемент (на транзисторе 24) на базу транзистора 10 и включает его. Благодаря емкостной связи ускоряющий 40 ток протекает импульсно, что повышает быстродействие без затрат статической мощности. Транзистор 10 рабо" тает без принудительного насыщения благодаря использованию резистора 9 45 в качестве фиксирующего элемента: данный резистор по мере спада импуль са ускоряющего тока позволяет быстро выключить ненасыщенный транзистор 10 по базовой цепи и устранить затяги" 50 вание фронта нарастания импульса в коллекторной цепи фазорасщепительного транзистора 5, который, в свою очередь, определяет фронт импульса переключения из "О" в "1" на шине 12,55При переключении из состояния "О" в "1" на шине 1 (иэ "1" в "О" на шине 16) фазорасщепигельный 5 и выходной 8 транзисторы включаются.Для ускорения их включения требуетсяувеличение тока, втекающего в их базы. Для фазорасщепительного транзистора это достигается уменьшениемтока токового зеркала на счет отрицательного фронта импульса на инверсном входе (шина 16), а также за счетвключения транзистора 23. Запуск егоосуществляется положительным фронтомимпульса на шине 1, Работа каскадана транзисторе 23 аналогична, эаисключением того, что, поскольку требуется ускоряющий втекающий ток вместо вытекающего, то сигнал снимаетсяне с коллектора транзистора, а сэмиттера. Ускорение включения фазорасщепительного транзистора 5 приводит к ускорению включения и входноготранзистора 2: ток эмиттера фазорасщепительного транзистора 5 полностьюпоступает в базу выходного 8, не ответвляясь в нагруэочный элемент, вкачестве которого в предлагаемом устройстве служит каскад на транзисторе10, потребляющий пренебрежимо малыйстатический ток.Таким образом, предлагаемое устройство имеет более высокое быстродействие по сравнению с прототипомпри одинаковой потребляемой мощности,что достигается благодаря повышениюэффективности цепочек ускорения засчет более раннего запуска их отвходного каскада. Такой запуск цепочек ускорения реализован благодаряпостроению входного каскада с управлением дифференциальным входным сигналом на эмиттерных повторителях систочником тока на токовом зеркале.Указанный входной каскад позволяетбез введения дополнительных цепочек,потребляющих ток, реализовать цеписмещения для шунтирующих элементов.Это.обеспечивает возможность использования предлагаемого ТТЛ-вентиля вкачестве выходного каскада (для которого в отличие от внутренних вентилей допускается увеличение числаэлементов, но требуется эффективноепереключение значительной внешнейнагрузки),Формула изобретения-УТТЛ-вентиль, содержащий первую входную шину, первый транзистор,эмиттер которого соединен с первым выводом первого резистора, база второго13 Составитель А. КабановТехред Л. Олийнык Корректор М,Демчик Редактор А,Огар Заказ 2972/56 Тираж 901 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 транзистора соединена с коллекторомтретьего транзистора и через второйрезистор с шийой питания, эмиттертретьего транзистора соединен с базойчетвертого траэистора и через третийрезИстор с базой пятого транзистора,змиттер которого соединен с общей ши"ной и эмиттером четвертого транзистора, коллектор которого соединен свыходной шиной, эмиттером шестоготранзистора и первым выводом четвертого резистора, второй вывод которогосоединен с базой шестого транзистораи эмиттером второго транзистора, колпекторы которых соединены через пятый резистор с шиной питания, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения быстродействия, внего введены вторая входная шина,седьмой, восьмой, девятый, десятый,одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый, четырнадцатый и пятнадцатыйтранзисторы, шестой, седьмой,восьМой, девятый и десятый резисторы,диод, первая входная шина соединенас базой первого транзистора, коллектор которого соединен с шиной питания, вторая входная шина соединена сбазой седьмого транзистора, коллекторкоторого соединен с шиной питания,а эмиттер через шестой резистор - сколлектором восьмого транзистора,эмиттер которого соединен с общейшиной, коллектор и база восьмоготранзистор соединены вместе черезпоследовательно соединенные седьмой 241036и восьмой резисторы, коллектор восьмого транзистора соединен с базойдевятого транзистора, коллектор которого соединен с шиной питания, аэмиттер - с базами восьмого и десятого транзисторов и через девятыйрезистор с общей шиной и с эмиттеромдесятого транзистора, коллектор которого через десятый резистор соединен 10 с вторым выводом первого резистора,первый вывод которого соединен с коллектором и эмиттером одиннадцатоготранзистора, база которого соединенас базой двенадцатого транзистора, 15 эмиттер которого соединен с коллектором десятого транзистора, базойтретьего транзистора и коллекторомтринадцатого транзистора, эмиттер которого соединен с базой второго тран зистора, а база " с общей точкойсоединения первого и десятого резисторов, коллектор двенадцатого транзистора соединен с шиной питания,эмиттер седьмого транзистора соединен 25 с эмиттером и коллектором четырнадцатого транзистора, база которогосоединена с базой пятого транзистора,коллектор которого соединен с базойчетвертого транзистора и с коллекто ром пятнадцатого транзистора, эмиттеркоторого соединен с выходной шиной,а база " с общей точкой соединенияседьмого и восьмого резисторов, базадевятого транзистора соединена с ано дом диода, катод которого соединен сбазой двенадцатого транзистора.