Les familles TTL standard et Schottky demandaient une puissance trop élevée
pour la réalisation de systèmes de grandes tailles. Pour répondre aux exigences
des industriels, il fallait une famille de circuits intégrés comsommant peu .
Apparue au début des années 1970, basée sur une structure de 5 µm, la famille TTL LS répond à cette exigence avec un temps de propagation de 10 ns et une puissance dissipée de 2 mW/porte.
La famille LS a été la famille la plus populaire et appréciée des circuits logiques bipolaires.
Elle est actuellement de moins en moins utilisée pour le développement des systèmes.
D'énormes améliorations ont été apportées à la structure de base, la TTL standard.
l'étage d'entrée à diodes.
les valeurs des résistances.
les diodes D5, D6 et R6.
l'étage d'entrée à diodes.
La majeure partie des TTL LS a un étage d'entrée à diodes, ce qui est
contraire au nom TTL. L'avantage majeur de cette structure à diode pour l'étage d'entrée est la grande
tension d'entrée supportée.
Le basculement de la tension de sortie V0 commencera pour une tension d'entrée :
VI = VBE T1 + VBE T4 - Vdiodes = 0,7 + 0,7 - 0,4 = 1 V
Nous observons sur la caractéristique d'entrée-sortie que la sortie commence à basculer pour une tension légèrement inférieure à 1V.
En effet, lorsque VI va dépasser 0,3 V, un léger courant IB4 va traverser R7 et la base de T4, appelant un petit courant collecteur IC4. Comme T3 est passant, le potentiel Vo ne change pas V0 = 3,6 V. Lorsque VI augmente encore pour atteindre 0,85 V, le transistor T1 commence à être passant entraînant une baisse du potentiel de son collecteur et le courant IC4 augmente. Les transistors T3 et T4 sont tous deux passants, nous obtenons un effondrement de Vo.
La résistance R7 permet un blocage plus rapide de T1.
Les valeurs de résistances sont plus grandes que la série standard et S.
Ainsi, nous sommes en accord avec le fait que nous sommes en présence d'une famille faible consommation.
La résistance R5 permet de bloquer rapidement T3. Elle n'est pas reliée à la masse, comme pour la famille TTL S, afin de réduire encore la consommation.
Rôle des diodes D5 et D6:
Pour comprendre le rôle de D6, nous allons prendre un exemple.
Supposons : la porte chargée par une résistance Rg et la sortie à l'état bas V0 # 0 V .
Le courant IB4 est constant et égal à (VCC- VCEsatT1 - VBE)/R2 = (5 - 0,2 - 0,7)/R2 # 530 µA, le courant IC4 = VCC/Rg = 5/1000 = 5 mA. La relation IC4 = B.IB4 n'est pas respectée.
Maintenant, plaçons une résistance Rg de plus faible valeur, 100 Ohms, suceptible d'élever le potentiel Vo.
Dans ce cas, la relation IC4 = B.IB4 est respectée, alors IC4 = 50 .530 µA = 26,5 mA et Vo = VCC - Rg.IC4 = 5 - 100.26,5 mA = 2,35 V. Un courant traverse alors D6, T1 et la base de T4. La tension Vo est alors limitée à environ VD6 + Vce T1 + Vbe T4 = 1,6 V.
Ce courant renforce le courant de base afin de limiter la croissance de Vo.
La diode D5 permet d'éliminer les charges stockées dans la base et de décharger les capacitées parasites du transistor T3.
VI = 0 V et Vo = 3,6 V soit un état haut. Lorsque VI passe à 5 V, D3 se bloque et T1 est passant. Alors VC1 = VBE T4 + VCE T1 = 0,7 + 0,2 = 0,9 V. T3 est toujours conducteur et Vo = 3,6 V. Alors, la diode D5 est passante et permet l'élimination rapide des charges de la base de T3.
