2015-04-01
415
Для базовой схемотехнической структуры транзисторно-транзисторной логики получить аналитические выражения коэффициентов разветвления.
Рис. 5.1. Базовая схемотехническая структура транзисторно-транзисторной логики
Будем полагать, что параметры всех транзисторов идентичны. Обозначим напряжения на эмиттерных переходах включенных транзисторов 
, а напряжения коллектор-эмиттер насыщенных транзисторов 
. Эквивалентная расчетная схема структуры транзисторно-транзисторной логики представлена на рис. 5.2.
Рис. 5.2. Эквивалентная расчетная схема структуры транзисторно-транзисторной логики
По определению коэффициент разветвления представляет собой отношение выходного тока рассматриваемой структуры ко входному току единичной нагрузки.
Для обеспечения низкого уровня выходного напряжения на все входы структуры (рис. 5.2) должно быть подано напряжение высокого уровня. При этом многоэмиттерный транзистор работает в активном инверсном режиме, транзистор VT1 – в режиме насыщения, транзистор VT2 – в активном инверсном режиме, транзисторы VT3 и VT5 – в режиме насыщения, транзистор VT4 – в режиме отсечки.
Таким образом, коэффициент разветвления структуры при низком уровне выходного напряжения определяется выражением:
,
где 
- ток коллектора насыщенного транзистора VT5, 
- входной ток аналогичной схемотехнической структуры, подключенной к выходу анализируемой структуры.
Ток коллектора насыщенного транзистора VT5 связан с током базы 
соотношением
,
где 
- коэффициент насыщения VT5.
Используя первое правило Кирхгофа для узла 1, найдем
.
Ток 
определяется выражением
,
а ток 
базы насыщенного транзистора VT3 связан с током 
коллектора соотношением
.
Поскольку транзистор VT4 работает в режиме отсечки, а VT3– в режиме насыщения, то 
и, следовательно,
.
Применяя первое правило Кирхгофа для замкнутой области, содержащей транзисторы VT1 и VT2, определим ток 
коллектора транзистора VT2:
.
Используя второе правило Кирхгофа для контура, образованного источником питания, резистором R2, участком коллектор-эмиттер насыщенного транзистора VT1, прямосмещенным коллекторным переходом транзистора VT2 и эмиттерным переходом транзистора VT3, определим
.
Ток коллектора многоэмиттерного транзистора представляет собой сумму тока 
базы и 
токов 
обратносмещенных эмиттерных переходов
.
Используя второе правило Кирхгофа для контура, образованного источником питания, резистором R1, прямосмещенным коллекторным переходом многоэмиттерного транзистора, прямосмещенным эмиттерными переходом транзистора VT1, прямосмещенным коллекторным переходом транзистора VT2 и прямосмещенным эмиттерным переходом транзистора VT3, найдем
.
Входной ток 
аналогичной схемотехнической структуры, подключенной к выходу анализируемой структуры, представляет собой ток прямосмещенного эмиттерного перехода многоэмиттерного транзистора, работающего в режиме насыщения. Этот ток определяется суммой тока 
базы и 
токов 
обратносмещенных эмиттерных переходов. Таким образом,
.
Выполняя подстановки в исходное выражение коэффициента разветвления, после преобразований получим:
Для обеспечения высокого уровня выходного напряжения хотя бы на один из входов структуры (рис. 5.2) должно быть подано напряжение низкого уровня. При этом многоэмиттерный транзистор работает в режиме насыщения, транзисторы VT1, VT2, VT3 и VT5 – в режиме отсечки, а транзистор VT4 – в нормальном активном режиме.
Таким образом, при высоком уровне выходного напряжения коэффициент разветвления структуры (рис.5.2) определяется выражением:
,
где 
- ток эмиттера включенного транзистора VT4, 
- входной ток аналогичной схемотехнической структуры, подключенной к выходу анализируемой структуры.
Так как транзистор VT3 работает в режиме отсечки, то ток базы транзистора VT4 можно принять равным току 
, тогда
.
Применяя второе правило Кирхгофа для контура образованного источником питания, резистором R4, прямосмещенным эмиттерным переходом транзистора VT4 и выходным напряжением, определим
,
где 
- минимально допустимый уровень выходного напряжения выключенной структуры, который зависит от порогового напряжения 
и помехозащищенности по уровню логической “1” 
:
.
Входной ток аналогичной схемотехнической структуры, подключенной к выходу анализируемой структуры, представляет собой ток обратносмещенного эмиттерного перехода многоэмиттерного транзистора, работающего в режиме насыщения. Этот ток связан с током базы соотношением:
.
Выполняя подстановки в исходное выражение коэффициента разветвления, после преобразований получим:
.
