6137905434

Opisane procesy będą przebiegać identycznie (tylko w odwrotnej kolejności) przy zmianach sygnału wejściowego z poziomu H na L.

Omówione zjawiska można przedstawić graficznie za pomocą charakterystyk: przejściowej (przełączania) U_Q= f(t/₍) oraz poboru prądu /_cc = f(£7,). Dla podkreślenia ich współzależności podano obie na jednym rysunku (rys. 5.5 ), sytuując je jedna nad drugą.

Przebieg charakterystyki przełączania po tych samych punktach zarówno przy wzrastających, jak i malejących wartościach napięcia wejściowego t/j ma bardzo istotne konsekwencje praktyczne. Załóżmy, że sygnał wejściowy zmienia się powoli i rozpatrywany przez nas przedział czasu to ten, w którym napięcie wejściowe ma wartość ok. +1,4 V. Pamiętamy, że tranzystor T2 znajduje się wówczas w obszarze pracy aktywnej. Z analizy procesu przełączania bramki, jak i z przebiegu charakterystyki przejściowej wynika, że dla takiego napięcia wejściowego stan wyjścia zmienia się na niski L. W wyniku dodatniego sprzężenia zwrotnego poprzez niewielkie pojemności pasożytnicze (około 1 pF) oraz indukcyjność (nie do uniknięcia zarówno w samej strukturze scalonej TTL, jak i przy montażu) napięcie wejściowe maleje, a wyjście ponownie jest przestawiane w stan H. To samo sprzężenie zwrotne powoduje teraz wzrost napięcia wejściowego, przejście bramki w stan L itd. Efektem są oscylacje o dużej częstotliwości (około 20 MHz), a o bramce mówimy, że się wzbudziła (zachowuje się jak generator).

Zastanówmy się jeszcze, jak należy rozumieć mało precyzyjne określenie „powolna zmiana sygnału”. Przyjmijmy, że sygnał wejściowy zmienia swą wartość od 0 V do +5 V (liniowo) w czasie 0,1 ms. Z prostych wyliczeń wynika, że zmiana napięcia wejściowego o 0,2 V (np. od +1,3 do +1,5 V) trwa 4 (Lis. Bramka znajduje się więc w stanie aktywnym (przełączania) co najmniej kilka mikrosekund, a w rzeczywistości zakres napięć wejściowych, przy których bramka jest w stanie aktywnym, jest szerszy niż przyjęte przez nas 0,2 V. W czasie tych 4 |is bramka może (teoretycznie) przełączyć ok. 400 razy (przy r_p= 10 ns; 4 (U.s/10 ns = 400). W praktyce liczba tych przełączeń będzie znacznie mniejsza, ale i tak będzie ona uniemożliwiać poprawną pracę układu.

Doświadczalnie stwierdzono, ze efektu generacji można uniknąć przestrzegając warunku, by szybkość zmian sygnału wejściowego była nie mniejsza niż 1 V/|is.

W przypadku wolniejszych przebiegów wejściowych należy korzystać z układów z wejściami charakteryzującymi się histerezą przy przełączaniu, czyli bramek Schmitta (np. 74132). Będzie jeszcze o nich mowa w dalszej części podręcznika.

Również istotny, z uwagi na praktyczne skutki, jest przebieg prądu pobieranego przez bramkę — charakterystyka /_cc = f(t/j) na rys. 5.5. Wynika z niej że każdorazowemu przełączeniu bramki TTL towarzyszy impulsowy (o względnie dużej amplitudzie) pobór prądu ze źródła. Skutki, jakie powoduje, są analogiczne do tych, jakie w skali makro można zaobserwować w chwili załączenia silnika indukcyjnego do sieci. Niemal każdy z nas miał chyba okazję zaobserwować w takim momencie przygaśnięcie żarówek na chwilę i ich powrót do normalnej jasności, gdy silnik zwiększył obroty (wartość prądu rozruchowego zmalała kilkakrotnie w stosunku do początkowej wartości). Mechanizm powstania tego zaklóce-

85