第3章2 TTL反相器

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1、1TTL反相器的工作原理2TTL反相器的电压传输特性及参数3.5TTL反相器4TTL反相器的动态特性3TTL反相器的输入特性和输出特性1TTL电路在半导体内，多数载流子和少数载流子两种极性的载流子（空穴和电子）都参与有源元件的导电，如通常的NPN或PNP双极型晶体管。以这类晶体管为基础的单片集成电路，称为双极型集成电路。场效应管由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件.以这类晶体管为基础的单片集成电路，称为单极型集成电路。23.5TTL反相器TTL集成逻辑门电路的输入和输出结构均采用半导体三极管，所以称晶体管—晶体管逻辑

2、门电路，简称TTL电路。TTL电路的基本环节是反相器。简单了解TTL反相器的电路及工作原理，重点掌握其特性曲线和主要参数（应用所需知识）。31TTL反相器的工作原理1.电路组成图2-9TTL反相器的基本电路4（1）当输入低电平时，VI=0.2V，T1发射结导通，VB1=0.2V+0.7V=0.9V，T2和T5均截止，VC2为高电平VE2为低电平T4和D2导通。T5截止输出高电平0.9V2.工作原理0.2V5（2）当输入高电平时，VI=3.4V，T1处于倒置工作状态，集电结正偏，发射结反偏，VB1=0.7V×3=2.1V，VT2和VT4饱和，VC2为

3、低电平VE2为高电平T4和D2截止。T5导通输出VO为低电平。2.1V3.4V6(3)采用推拉式输出级利于提高开关速度和负载能力，降低静态功耗无论输入如何，T4和T5总是一管导通而另一管截止。这种推拉式工作方式，带负载能力很强。（4）T2的集电极和发射极输出电压信号变化方向相反，称为倒相级（6）D2保证T5饱和导通时，提升的T5的E级电压，使T4可靠地截止（5）D1是输入端的钳位二极管，防止负性干扰脉冲和输入端为负时，电流过大72TTL反相器的电压传输特性及参数电压传输特性：输出电压uO与输入电压uI的关系曲线。图2-10TTL反相器电路的电压传输

4、特性截止区线性区转折区饱和区1.曲线分析8AB段，VI<0.6V,则VB1<1.3V,T2T5截止，T4导通，输出高电平BC段，VI>0.7V,但<1.3V,T2导通T5截止，T2工作在放大区，随着VI升高，VC2和VO线性地下降CD段，VI>1.4V,VB1=2.1V，T2，T5导通，T4截止，VO急剧地下降为低电平。阈值电压VTHDE段，VI继续升高，VO不再变化93、输入端噪声容限示意图低电平噪声容限VNL=VIL(max)-VOL(max)高电平噪声容限VNH=VOH(min)-VIH(min)103TTL反相器的输入特性和输出特性忽略T2

5、、T5的b-c结反向电流和R3对T5基极回路的影响得到输入端的等效电路等效电路111.输入伏安特性(1)输入电流IIL当uI=0.2V时，输入电流IIL=－(VCC－UBE1－uI)/R1≈－1.1mA(2)高电平输入电流IIH当输入为高电平时，VT1的发射结反偏，集电结正偏，处于倒置工作状态，倒置工作的三极管电流放大系数β反很小(约在0.01以下)，所以IIH=β反iB2IIH很小，约为40μA左右。121.输入伏安特性132、高电平输出特性142、高电平输出特性高电平时IL<5mA时，T4工作在射极跟随状态，输出内阻很小，IL变化对VOH影响很

6、小IL>5mA后，T4进入饱和状态，IL变化对VOH影响较大受功耗限制，IOH<0.4mA153、低电平输出特性163、低电平输出特性低电平时，T5工作在饱和导通状态，c--e内阻很小，IL变化对VOL影响很小174、例3.5.2求：驱动的门电路数VOL<0.2V时输出电流iL=16mA输入电流ii=1mANii3.2时输出电流iH=0.4mA输入电流ii=40uANii

7、的增大而升高。但当输入电压VI达到1.4V以后，VB1=2.1V不变，RP增大，由于VB1不变，故VI=1.4V也不变。20保证VO1=VOH时VI2>VIH(MIN)，VO1=VOL时VI2tpHLT5工作在深度饱和状态23交流噪声容限（a）正脉冲噪声容限（b）负脉冲噪声容限信号达到微秒量级则看作直流信号24低电平电源静态电流25高电平电源静态电流未接负载时，

8、26电源动态尖峰电流输出由低电平到高电平转换时，T5工作在深度饱和状态，所以，T5的截止晚于T4的导通，因此，短时间内T4