INTRODUCTION :

        Nous avons vu que les transistors de la famille TTL standard travaillent en bloqués saturés, ce qui nuit à la rapidité de la porte. Lorsqu'un transistor se sature , la base emmagasine des charges . Pour bloquer rapidement ce transistor, il faut évacuer ces charges.

Il existe plusieurs remèdes pour débloquer rapidement un transistor :

        Réduire les valeurs des résistances de la porte logique, ainsi, on diminue la constante de temps de charges des capacités internes. La série 74 H est le bon exemple mais ces circuits consomment beaucoup.

        Réduire la durée de vie des porteurs minoritaires en dopant d'or le silicium. Malheureusement ce dopage réduit le gain B des transistors à 30 et accroît le tps de passage à la saturation.

        éviter la saturation.

Cette dernière solution donne accès à 2 types de familles:

        TTL Schottky appelé TTL S.

        ECL , dans ce cas les transistors fonctionnent en linéaire, il n'y a pas de charges stockées.C'est la famille la plus rapide.






Présentation
Structure interne du 74 S 00
Comparaison avec la TTL standard



PRESENTATION :

 Début des années 70, de gros progrés sont effectués en matière d'intégration, de conception et de maîtrise de réalisation de circuits intégrés. Apparaît alors la première famille logique dite "non saturée" , la famille Schottky. Elle affiche un temps de propagation de 4 ns pour une consommation de 20 mW/porte.

Ayant déja le fonctionnement d'une porte NAND standard, nous allons maintenant nous intéresser aux différences existantes entre la TTL standard et la TTL S.





STRUCTURE INTERNE DU 74 S 00





COMPARAISON AVEC LA FAMILLE STANDARD


Le fonctionnement de la structure TTL S est identique à celui de la TTL standard. Nous notons quelques différences:

        Transistor de petite taille :Structure 5 µm.
        Les valeurs des résistances sont plus petites.
        Le type de transistor, le transistor Schottky.
        L'étage de sortie a changé.
        Les composants T5, R3 , R3' remplace R3 des TTL standards.

Structure 5 µm : Le terme "structure 5 µm" indique que la taille de l'émetteur est de 5 µm.
         Les transistors de la famille S seront plus petits que les transistors de la TTL standard. Ainsi ils auront des capacités Cbc, Cbe et Cec plus petites et donc un temps de charge de ces capacités plus petit. Le temps de propagation sera réduit.






Les valeurs des résistances sont réduites.
 Ceci entraîne plusieurs conséquences:
        - Le courant d'entrée à l'état bas, Iil augmente car Iil = (Vcc - 0,4)/R1 = 1,5 mA.
        - La consommation est trés importante .
        - mais les faibles valeurs des résistances contribuent à augmenter la rapidité en diminuant les constantes de temps de charge des condensateurs parasites .
        - Le courant de sortie Ioh sera plus important, le courant de court-circuit est de Vcc/50 = 5/50= 100 mA. Compte tenu de la valeur importante de ce courant, la sortie sera apte à charger rapidement les charges capacitives.



Le transistor Schottky. Il s'agit d'un transistor dont on a ajouté une diode Schottky entre la base et le collecteur.

        Mr BAKER a eu l'idée en 1956 de monter une diode au germanium entre la base et le collecteur du transistor à commander. Lorsque le transistor se sature la tension collecteur-émetteur chute. Alors la diode Schottky conduit et écoule l'excès de courant de base.
Le transistor est maintenu hors totale saturation





Etage de sortie:
        Dans le but d'obtenir la même sortance à l'état haut et à l'état bas, un montage à transistor à Darlington T3 ,T3' , est venu remplacer la diode D3 et le transistor T4 de la famille TTL. Le transistor T4 est un gros transistor qui accepte un courant de collecteur grand, environ 100 mA et une puissance dissipée importante. A cause de sa taille, ce transistor est lent, et pour charger ses capacités parasites, il faut l'attaquer à basse impédance. Pour l'attaquer à basse impédance il faudrait réduire R2, mais alors la consommation deviendrait beaucoup trop importante. Donc il a été mis en place cette structure Darlington ou T3, un petit transistor à grand B et rapide, attaque T3 à trés basse impédance R2/B = 9 Ohms.

Remarque importante: Le transistor T3 n'est pas un transistor Schottky. En effet celui ci n'est jamais saturé , donc ne nécessite pas la présence de la diode schottky.



intérêt de T5, R3, R3':
         Cette nouvelle structure réalise la même fonction que la résistance R3 des TTL standards. Elle va permettre un blocage rapide de T6, en éliminant les charges stockées dans sa base. Lorsque T6 sera conducteur, T5 le sera aussi légèrement et un petit courant IC5 va traverser T5. Notons que ce courant IC5 +IB5 sera inférieur au courant IR5 qui traversait la résistance R5 sur les TTL standards, donc un courant de base IB6 sera appliqué à T6. Lorsque T6 va se bloquer, T3 va rester saturé et évacuer les charges stockées via R3.

        Mais cette nouvelle structure a également une incidence sur la caractéristique de transfert de la porte Schottky. Alors que sur les TTL standards, nous constations une influence de la tension de sortie pour une tension d'entrée VI > 0,7 V, la caractéristique de transfert de la porte Schottky s'exprimera de façon beaucoup plus net. En effet le transistor T2 sera conducteur seulement si VI > VBE2 + VBE6 = 1,4 V. Nous aurons une commutation franche de la tension de sortie VS comme nous pouvons le voir sur la caractéristique ci-dessous.

ATTENTION: VI est représentée seulement de 0 à 2,5 V toutefois elle s'étend de 0 à 5 V.