TTL-Grundschaltung

TTL-Grundschaltung
Aufgabe:
Die beiden Schaltzustände der TTL-Grundschaltung sowie das Übergangsverhalten sind zu
untersuchen.
Gegeben:
US
RB
RC
RS
T3
Ue1
...
T2
T1
Ua
T4
Uen
RE
RB
=
4
kΩ
RC
=
1,6
kΩ
RE
=
1
kΩ
RS
=
130 Ω
UBEX =
0,6
V
US
=
5
V
ΒΝ
≈ 20
Gesucht:
Die statische Eingangsersatzschaltung ( T1 im inversen Betrieb)
Die Eingangsspannungen für AusgangsspannungHigh und AusgangsspannungLow
Die Ausgangsspannung für den ZustandHigh als Funktion des Ausgangsstroms sowie
der daraus resultierende differentielle Ausgangswiderstand
Das Übergangsverhalten (Schaltung im aktiven Zustand)
Anleitung:
1. Eingangsschaltung
Man überzeuge sich, daß T 1 niemals im aktiven Bereich ist. Somit sind die einzelnen Diodenstrecken des Transistors unabhängig voneinander. Welches logische Schaltungselement ergibt
sich, wenn man T1 in einzelne Dioden auflöst? Die Dioden benötigen für den Stromflußfall jeweils die Spannung UBEX (0,7 V). Hieraus kann man ableiten, bei welchen Eingangsspannungen T2 stromlos bleibt (Berechnung vonUeL). Ergebnis: U eL < U BEX .
2. T2 gesperrt
Die Sperrung von T2 bedeutet auch die Sperrung von T 4. Daraus kann man den Strompfad und
die Formel für den Ausgangsstrom Ia ermitteln. Durch Differentiation nach Ua ergibt sich der
Ausgangswiderstand. Vorauszusetzen ist dabei, daß T 3 nicht durch Spannungsabfall an RS in
den Sättigungsbereich gefahren wird. Unter Verwendung des Stromverstärkungsfaktors erhält
man aus dieser Forderung den maxmal zulässigen Ausgangsstrom fürHigh-Potential.
Ergebnis: Ia ≤ −8 mA bei B N = 20.
3. T2 und T4 gesättigt
Man setzt voraus, daß die Eingangspotentiale genügend hoch sind, so daß durch sie kein Strom
abfließt. Hieraus ergibt sich der Basisstrom von T 4 und unter Verwendung des Stromverstärkungsfaktors die Sättigungsbedingung für diesen Transistors. Ergebnis:I a ≤ 54 mA. .
4. Umschaltvorgang
Eine Erhöhung der Eingangsspannungen über UBEX bringt zunächst T2 und dann auch T4 in den
aktiven Zustand. In einem bestimmten Bereich sind beide Ausgangstransistoren leitend und es
fließt ein entsprechender Querstrom. Schließlich gelangt T 3 in den Sperrbereich und der Umschaltvorgang ist vollzogen. Man berechne die Grenzen der einzelnen Umschaltphasen und das
Maximum Ip des Querstroms.
Ergebnis: I p = 15, 5 mA .
US
Ua
2UBEX
V = -1,6
bei offenem Ausgang!
UCES
UBEX 2UBEX
Ue
US