门电路 2.4TTL集成门电路 (Transistor-Transistor Logic) 2.4.1TTL反相器 i+cc(5V 一、电路组成及工作原理 R L.电路组成 4kΩL.6k2 D1一保护二极管 防止输入电压过低。 因为D1只起保护作用，不 参加逻辑判断，为了便于分析， 今后在有些电路中将省去。 输入级中间级输出级
2. 4 TTL 集成门电路 （Transistor—Transistor Logic） 一、电路组成及工作原理 +VCC(5V) R1 uI uo 4k A D1 T1 T2 T3 T4 D R2 1.6k R3 1k R4 130 Y 输入级 中间级 输出级 D1 — 保护二极管 防止输入电压过低。 当 uI < - 0.5 ~ - 0.7 V 时， D1 导通， uI 被钳制在 - 0.5 ~ - 0.7 V，不可能继 续下降。 1. 电路组成 因为 D1 只起保护作用，不 参加逻辑判断，为了便于分析， 今后在有些电路中将省去。 2. 4. 1 TTL 反相器
1电路 2.工作原理 +Vcc(5V) (,=UL=0V 7R4 UBI MBEI =0.7 V 4k 130 41=么c24s1lm 0.7 5V R 3.6 因为T的基极电压无法使 T2和T4的发射结导通 0V↑ 所以T2、T截止，ic1=0 IkOT 负载的等 Is1=0则B1>1 效电阻 →T,深度饱和4e1=UCs1≈~0V s,=4+cEI=4+Ucs1≈0V 山B=Vcc-ig3R2≈'cc=5V→I3、D导通 6=3-4a-4=(5-0.7-0.7)V=3.6V
2. 工作原理 +VCC(5V) R1 uI uo 4k A T1 T2 T3 T4 D R2 1.6k R3 1k R4 130 Y (1) uI = UI L = 0 V 1.1 mA 1 CC B 1 B 1 - = R V u i uB 1 = uBE1 = 0.7 V 0V T1 的基极电压无法使 T2 和 T4 的发射结导通 IBS1 = 0 B1 BS1 i I T1 深度饱和 uCE1 = UCES1 0 V uB 2 = uI + uCE1 = uI +UCES1 0 V T2 、 T4截止，iC1 = 0 RL 拉电流 uB 3 =VCC - i B 3R2 VCC = 5 V T3 、 D 导通 uO = uB 3 - uBE3 - uD = (5 - 0.7 - 0.7) V = 3.6 V 0V 3.6V 0V 0.7V 0V 负载的等 效电阻 5ViC1 因为 所以 则
门电路 (2)4=Um=3.6V +Vcc(5V) 假设T1导通 e1=(3.6+0.7)V=4.3V 2.1V 则T的集电结和T2、T 的发射结(3个PN结)导通 4g1=(3×0.7)V=2.1V3.6V 1.4 uc1=4B2=1.4V 0.7V K3 “2=u4=0.7V T1正常放大时：发射结正偏，集电结反偏，即u>uB>u 现在：Lp>g>ue,即 B,≈0.02 发射结反偏 倒置放大 集电结正偏 ic=Biin ie =(1+B)
+VCC(5V) R1 uI uo 4k A T1 T2 T3 T4 D R2 1.6k R3 1k R4 130 Y 假设 T1 导通 uB 1 = (3.6 + 0.7)V = 4.3V 则 T1 的集电结和T2、T4 的发射结(3 个 PN 结)导通 uB 1 = (30.7)V = 2.1 V uC 1 = uB 2 = 1.4 V uE2 = uB 4 = 0.7 V e b c T1 正常放大时:发射结正偏，集电结反偏，即uC> uB > uE 现在 : uE> uB > uC ，即 发射结反偏 集电结正偏 倒置放大 i 0.02 i i = βi i ib =(1+ βi )ib 4.3V c e 3.6 V 1.4V 0.7V 2.1V (2) uI = UIH = 3.6 V
1电路 4=Um=3.6V +Pcc(5V) T,倒置放大状态 R R, 4k2 16k 130 Vcc-s1≈0.725ma 2.1V R A 0.3N B2=(1+月)g1≈0.74mA 3.6V 62 假设T,饱和导通 1.4 思考： D的作用？ T3、D均截止Q (设β1~®=20) Vc-"2=2若无D,此时T3可以 0.125mA R 导通，电路将不能实现 因为ig2≈0.74m4, 正常的逻辑运算 的假设成立
1.4V +VCC(5V) R1 uI uo 4k A T1 T2 T3 T4 D R2 1.6k R3 1k R4 130 Y uI = UIH = 3.6 V T1 倒置放大状态 0.725 mA 1 CC B1 B 1 - = R V u i i B 2 = (1 + i )i B 1 0.74 mA 假设 T2 饱和导通 uC2 = uCES2 + uB E4 = 1 V T3 、D 均截止 2.5 mA 2 CC C2 CS2 = - = R V u I (设β1 ~ 4 = 20) 0.125 mA 2 CS2 B S2 = = I I B 2 B 2 BS2 i 0.74 mA , 则 i I T2 饱和的假设成立 0.3V iB2 1V ICS2 iB1 0.7V 2.1V 思考： D 的作用？ 若无 D，此时 T3 可以 导通，电路将不能实现 因为 正常的逻辑运算 3.6 V iE1
1电路 41=Um=3.6V +'cc5) T,倒置放大状态 R R T2饱和，T3、D均截止 16kQ 30Q T4的工作状态：导通 2.11 1.4 ig4=i2-ik=254m4 3.6 2=落本还悬=3.24m4 0.3 袍和7 2= =0.7mA R, 又因为T3、D均截止，即 Ic4≈0、I94≈0（无外接负载） 所以B4>>Is4→T1深度饱和：o=Ucs4≤0.3V 若外接负载R:Is4个→Is4个→T的饱和程度→。↑
+VCC(5V) R1 uI uo 4k A T1 T2 T3 T4 D R2 1.6k R3 1k R4 130 Y uI = UIH = 3.6 V T1 倒置放大状态 T2 饱和，T3 、D 均截止 3.6 2.1 1.4 0.7 1 T4 的工作状态：导通 放大还是 饱和？ B4 E2 R3 i = i - i i E2 = i B 2 + I CS2 = 3.24 mA 0.7mA 1 0.7 3 E2 3 = = = R u i R = 2.54 mA iB2 ICS2 iB1 iE1 iE2 iB4 iR3 又因为 T3、D 均截止，即 I CS4 0 、IBS4 0 B4 BS4 i I T4 深度饱和：uO = UCES4 ≤ 0.3V （无外接负载） 若外接负载RL ：I CS4 IBS4 T4 的饱和程度 uO RL +VC C 0.3 所以
电路 二、静态特性 L.输入特性 (1)输入伏安特性：i1=f() 9+Vcc i/mA 4k2门+5V U 41=Um=3.6V高电平输入电流或输入端漏电流Im B.(Vcc-2.1V) =0.0145m4
输入短路电流IIS 二、静态特性 1. 输入特性 (1) 输入伏安特性： ( ) I uI i = f 1 i I +VCC +5 V uI + - uo T1 i I uI + - be2 be4 +VCC +5 V R1 4k uI / V iI /mA 0 1 2 -1 uI = UIL = 0V 1.05mA 1 CC BE1 I I S = - - = = - R V u i I uI = UIL = 0.3V 1 mA 1 CC BE1 I L I I L = - - - = = - R V u U i I IS I IL I UIL UIH IH I 低电平输入电流I uI = UI H = 3.6 V IL 0.0145 mA ( 2.1V) 1 i CC I I H = - = = R V i I 高电平输入电流或输入端漏电流IIH
门电路 (2)输入端负载特性：4，=(R) +5 40i u/V .4v2 Ro 2 Ron 4 6 R<0.7k2 41<0.7VT2T4截止uo=UoH=3.6V R=Rr一关门电阻(<0.7k2) 即：当R为0.7kQ以下电阻时，输入端相当于低电平
即：当 Ri 为 2.5 k 以上电阻时，输入由低电平变为高电平 (2) 输入端负载特性： ( ) I Ri u = f 1 +VCC +5V uI + - uo Ri T1 iB1 uI + - be2 be4 +VCC R1 +5 V 4k Ri Ri / 0 2 4 6 1 2 uI / V 2. 5 k ~ ( ) Ri = 悬空 uI 1.4V T2、T4饱和导通 uO = UOL 0.3V Ri = Ron — 开门电阻（2.5 kΩ） Ron Ri 0.7 k uI 0.7 V T2、T4 截止 uO = UOH = 3.6 V Ri = Roff — 关门电阻（< 0.7 k） 即：当 Ri 为 0 .7 k 以下电阻时, 输入端相当于低电平。 Roff 0.7 V 1.4 V
电路 2.输出特性o=fo) uo/V 9+5y t=U 3 3.6V 2 u =Ui 0.3V iolmA -30-20-100102030 >注意： 输出短路电流1os可达-33mA,将 造成器件过热烧毁，故门电路输出端不 能接地！！！
2. 输出特性 uO = f (i O ) uO 1 + VCC + 5 V uI + - + - iO uO / V iO /mA -30 -20 -10 0 10 20 30 1 2 3 (1) , : uI = UIH uO = UOL 在输出为低电平条件下，带灌 电流负载能力 IOL 可达 16 mA uI = UIH 0.3V (2) , : uI = UIL uO = UOH 受功耗限制，带拉电流负载能 力 IOH 可一般为 - 400 A uI = UIL 3.6V 注意： 输出短路电流 IOS 可达 - 33 mA，将 造成器件过热烧毁 ，故门电路输出端不 能接地！！！
门电路 3.电压传输特性：o=f(w, 截止区 uo/ 4A B 线性区 3.6N3 uo 转折区 D E 饱和区 1Λ23 4 一uV 阈值电压 DE段：41>1.4V, T2、T4饱和导通，T3、D截止。 uo=UoL≤0.3V
3. 电压传输特性： ( ) O uI u = f 1 +VCC +5V uI + - uO + - A B 0 uO /V uI /V 1 2 3 4 1 2 3 4 AB 段：uI 1.4 V ， T2 、T4 饱和导通， T3 、D 截止。 uO = UOL ≤ 0.3 V 阈值电压
门电路 G2输入低电平时的噪声容限： L一允许叠加的正向噪声电压的最大值 UNL =UImRs-UoLmax =0.4 V G G 输出高电平 输入高电平 典型值=3.6y UoH min U 典型值=3.6V Uo=2.4 V Uul=2.0 V 输出低电平 输入低电平 典型值=0.3V 典型值-0.3V UoL.mas =0.4 V UI.mas =0.8 V
4. 输入端噪声容限 1 uO uI G1 G2 1 UIHmin UILmax UNH UNL UOH UOL UOH min UOL max UIH UIL 输出高电平 UOH min = 2.4 V 典型值 = 3.6 V 输出低电平 UOL max = 0.4 V 典型值 = 0.3 V 输入高电平 UIHmin = 2.0 V 典型值 = 3.6 V 输入低电平 UILmax = 0.8 V 典型值 = 0.3 V UNH —允许叠加的负向噪声电压的最大值 G2 输入高电平时的噪声容限： UN H = UOHmin -UIHmin = 0.4 V UNL —允许叠加的正向噪声电压的最大值 G2 输入低电平时的噪声容限： UN L = UILmax -UOLmax = 0.4 V