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アナログ電子回路コミュニティサービス終了のお知らせ

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pt.
17/12/05 21:32
ゆーほーさん、やすいさんへ

 ショットキーダイオードによるクランプの要は、ショットキーダイオードは順方向電圧降下がバイポーラダイオードよりも低いこと、また動作が高速だということです。
 シリコントランジスタをオンにするためにベースとエミッタの間に電圧がかかることになりますが、その電圧は約0.7V、一方ショットキーダイオードは0.2から0.3Vの順方向電圧でONになるものを得られます。 スイッチングトランジスタが飽和まで駆動されたときに約0.2V位までVceが下がるトランジスタとします。 そこで、ベース-コレクタ間にショットキーダイオードを付ければ、Vceがある程度下がれば、ベース側の電圧が下がるように働くので、Vceが0.7V-0.2V=0.5V程度に下がると入力電流の一部がコレクターへ流れ、ベースからの過剰なON駆動がされなくなります。
 これが、PNダイオードだと、順方向電圧降下は、トランジスタのベース-エミッタ間の順電圧降下とほとんど変わらないので、ダイオードを3つ使った回路が基本形になります。

やすいさんの問い、必要性の件について:
 私は、今の多くのトランジスタについて、理解があるわけではないですが、論理集積回路の歴史のなかでは有効だったことを紹介します。
 論理ICが広く使われ始めたのは、DTL-IC、TTL-ICの出現からだろうと思います。 最初の頃のTTL、(N-TTLとか記す人もいましたが)ICの出力部にダイオードクランプはありませんでした。 標準的なゲートの遅延時間は10nS位だったと思います。 この基本回路からさらに高速なICを作るために、動作電流を大きくしたファミリーが作られましたが、性能向上の割に消費電力が大きいという難点がありました。 
 一方、回路を少し変え、IC内の飽和近くまで動作するトランジスタをショットキークランプトランジスタに代えたICが作られました。 ショットキーTTL,S-TTLと呼ばれるものです。N-TTLより消費電力はいくらか大きな設計でしたが、伝搬遅延時間は約1/3になりました。
 その後、バイポーラ論理ICで、飽和型の回路のファミリーはほとんどこのショットキークランプ技術を使ったのではないでしょうか。

 ということで、この技術が有効だったことは間違いありません。今でもIC内部で使われています。

 ちなみに、初期のTTLの売り言葉に、「入力部にクランプダイオードがあり、伝送線の影響を緩和する」がありますが、それはトランジスタの飽和防止のクランプではありません。

 なお、TTLが広く使われ始めたころ、それよりも速い論理回路でECLファミリーがありましたが、これは、トランジスタを飽和点までは駆動しない回路です。

* TTLは Transistor-Transistor-Logic,
DTLは Diode-Transistor-Logic,
ECLは Emitter-Coupled-Logic だったかとおもいます。

 ショットキートランジスタ形式にするための部品としては、
以下を考慮することになるでしょう。
 ①ショットキーダイオードの定格は、ベース電流を過剰にしないようにバイパスするためなので、電流定格の小さいもので良い。 動作は速いことが必要。
 ②トランジスタは飽和電圧が低いスイッチングトランジスタでないと、機能しない。
  飽和電圧が低いものを低くし過ぎないで使うという回路になります。
 

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8コメント 17/12/07 23:35
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