第3章2TTL反相器

1、1 2l在半导体内，多数载流子和少数载流子两种极性在半导体内，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，的载流子（空穴和电子）都参与有源元件的导电，如通常的如通常的NPN或或PNP双极型晶体管。以这类晶体双极型晶体管。以这类晶体管为基础的单片集成电路，称为管为基础的单片集成电路，称为双极型双极型集成电路。集成电路。l场效应管由多数载流子参与导电场效应管由多数载流子参与导电,也称为单极型也称为单极型晶体管晶体管.它属于电压控制型半导体器件它属于电压控制型半导体器件.以这类晶以这类晶体管为基础的单片集成电路，称为体管为基础的单片集成电路，称为单极型单极型集成电集成电

2、路。路。 3TTL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）。41. 电路组成图2-9 TTL反相器的基本电路 5（1 1） 当输入低电平时，当输入低电平时， V VI I=0.2V=0.2V，T T1 1发射结导通，发射结导通，V VB1B1=0.2V+0.7V=0.9V=0.2V+0.7V=0.9V，T T2 2和和T T5 5均截止，均截止，V VC2C2为高电平为高电平V VE2E2为低电平为低电平T T4 4和和D D2

3、 2导通。导通。 T T5 5截止截止输出高电平输出高电平0.9V2. 工作原理0.2V6（2 2）当输入高电平时，）当输入高电平时， V VI I=3.4V=3.4V，T T1 1处于倒置工作状态，处于倒置工作状态，集电结正偏，发射结反偏，集电结正偏，发射结反偏，V VB1B1=0.7V=0.7V3=2.1V3=2.1V，VTVT2 2和和VTVT4 4饱和，饱和，V VC2C2为低电平为低电平V VE2E2为高电平为高电平T T4 4和和D D2 2截止截止。 T T5 5导通导通输出输出V VO O为低电平。为低电平。2.1V3.4V7 (3) 采用推拉式输出级利于提高开关速度和负载能力

4、，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 4）T T2 2的集电极和发射极输出电压信号变化方向相反，的集电极和发射极输出电压信号变化方向相反， 称为倒相级称为倒相级（6 6）D D2 2保证保证T T5 5饱和导通时，提升的饱和导通时，提升的T T5 5的的E E级电压，级电压， 使使T T4 4可靠地截止可靠地截止（5 5）D D1 1是输入端的钳位二极管，防止负性干扰脉冲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，电流过大和输入端为负时，电流过大8电压传输特性：输出电压uO与输入电压uI的关系曲线。图2-10

5、 TTL反相器电路的电压传输特性截止区线性区转折区饱和区9AB段，段，VI0.6V,则则VB10.7V,但但1.4V, VB1=2.1V，T2， T5导通，导通，T4截止，截止， VO急剧地下降为低电平。阈值电压急剧地下降为低电平。阈值电压VTHDE段，段，VI继续升高，继续升高，VO不再变化不再变化10低电平噪声容限 V VNLNL=V=VIL(max)IL(max)-V-VOL(maxOL(max)高电平噪声容限VNH = VOH(min) - VIH(min) 11忽略T2、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12(1) 输入电流II L当uI =

6、 0.2V时，输入电流II L =(VCCUBE1 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反很小(约在0.01以下)，所以IIH =反 iB2 IIH很小，约为40A左右。131415高电平时 I L5mA后， T 4进入饱和状态， I L变化对V OH影响较大受功耗限制， IOH0.4mA1617低电平时， T5工作在饱和导通状态，c-e内阻很小， I L变化对V OL影响很小18求：驱动的门电路数 V OL 0.2V时输出电流 i L=16mA输入电流 i i=1mAN i i

7、i L N3.2时输出电流 i H=0.4mA输入电流 i i=40uAN i i i L NVIH(MIN) ， VO1=VOL时VI2tpHLT5工作在深度饱和状态24（a）正脉冲噪声容限）正脉冲噪声容限（b）负脉冲噪声容限）负脉冲噪声容限信号达到微秒量级则看信号达到微秒量级则看作直流信号作直流信号25mARVVRVViiICCCBCCCBCCL4.3106.18.051041.25332211218.01.07.02)sat(EBE52CCVVV26mARVViIBCCBCCH11049.053111mAi0C427 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、T5会同时导通28mARVVRVVVVRVVVViiiIBCCsatCEDBECCsatCEDsatCECCBBCCCM7 .341049 . 05106 . 11 . 07 . 07 . 051301 . 07 . 01 . 05331125)(2445)(24)(14