PCB數(shù)字電路輸出高電平時(shí)從電源拉出的電流Ioh和低電平輸出時(shí)灌入的電流Iol的大小一般是不同的,即:Iol>Ioh。以下圖的TTL與非門為例說(shuō)明尖峰電流的形成:
輸出電壓如右圖(a)所示,理論上電源電流的波形如右圖(b),而實(shí)際的電源電流保險(xiǎn)如右圖(c)。由圖(c)可以看出在輸出由低電平轉(zhuǎn)換到高電平時(shí)電源電流有一個(gè)短暫而幅度很大的尖峰。尖峰電源電流的波形隨所用器件的類型和輸出端所接的電容負(fù)載而異。
產(chǎn)生尖峰電流的主要原因是:
輸出級(jí)的T3、T4管短設(shè)計(jì)內(nèi)同時(shí)導(dǎo)通。在與非門由輸出低電平轉(zhuǎn)向高電平的過(guò)程中,輸入電壓的負(fù)跳變?cè)赥2和T3的基極回路內(nèi)產(chǎn)生很大的反向驅(qū)動(dòng)電流,由于T3的飽和深度設(shè)計(jì)得比T2大,反向驅(qū)動(dòng)電流將使T2首先脫離飽和而截止。T2截止后,其集電極電位上升,使T4導(dǎo)通??墒谴藭r(shí)T3還未脫離飽和,因此在極短得設(shè)計(jì)內(nèi)T3和T4將同時(shí)導(dǎo)通,從而產(chǎn)生很大的ic4,使電源電流形成尖峰電流。圖中的R4正是為了限制此尖峰電流而設(shè)計(jì)。
低功耗型TTL門電路中的R4較大,因此其尖峰電流較小。當(dāng)輸入電壓由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí),與非門輸出電平由高變低,這時(shí)T3、T4也可能同時(shí)導(dǎo)通。但當(dāng)T3開始進(jìn)入導(dǎo)通時(shí),T4處于放大狀態(tài),兩管的集-射間電壓較大,故所產(chǎn)生的尖峰電流較小,對(duì)電源電流產(chǎn)生的影響相對(duì)較小。
產(chǎn)生尖峰電流的另一個(gè)原因是負(fù)載電容的影響。與非門輸出端實(shí)際上存在負(fù)載電容CL,當(dāng)門的輸出由低轉(zhuǎn)換到高時(shí),電源電壓由T4對(duì)電容CL充電,因此形成尖峰電流。
當(dāng)與非門的輸出由高電平轉(zhuǎn)換到低電平時(shí),電容CL通過(guò)T3放電。此時(shí)放電電流不通過(guò)電源,故CL的放電電流對(duì)電源電流無(wú)影響。
尖峰電流的抑制方法:
1.在電路板布線上采取措施,使信號(hào)線的雜散電容降到最小;
2.另一種方法是設(shè)法降低供電電源的內(nèi)阻,使尖峰電流不至于引起過(guò)大的電源電壓波動(dòng);