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TTL逻辑门电路原文TTL逻辑门电路以双极型半导体管为基本元件，集成在一块硅片上，并具有一定的逻辑功能的电路称为双极型逻辑集成电路，简称TTL逻辑门电路。
计算机/外设下面首先讨论基本的BJT反相器的开关速度不高的原因，再讨论改进的TTL反相器和TTL逻辑门电路。
一、基本的BJT反相器的动态性能BJT开关速度受到限制的原因主要是由于BJT基区内存储电荷的影响，电荷的存进和消散需要一定的时间。
考虑到负载电容CL的影响后基本反相器将成为如下图所示的电路。
图中CL包含了门电路之间的接线电容以及门电路的输进电容。
当反相器输出电压vO由低向高过渡时，电路由VCC通过Rc对CL充电。
当vO由高向低过渡时，CL又将通过BJT放电。
这样，CL的充、放电过程均需经历一定的时间，这必然会增加输出电压vO 波形的上升时间和下降时间。
特别是CL充电回路的时间常数RcCL较大时，vO 上升较慢，即增加了上升时间。
基于器件内部和负载电容的影响，导致基本BJT反相器的开关速度不高。
寻求更为实用的TTL电路结构，是下面所要讨论的题目。
二、TTL反相器的基本电路由前面的分析已知，带电阻负载的BJT反相器，其动态性能不理想。
在保持逻辑功能不变的条件下，可以另外增加若干元器以改善其动态性能，如减少由于BJT基区电荷存储效应和负载电容所引起的时延。
这需改变反相器输进电路和输出电路的结构，以形成TTL反相器的基本电路。
下图就是一个TTL反相器的基本电路。
该电路由三部分组成：由三极管T1组成电路的输进级；由T3、T4和二极管D组成输出级；由T2组成的中间级作为输出级的驱动电路，将T2的单端输进信号vI2转换为互补的双端输出信号vI3和vI4，以驱动T3和T4。
1.TTL反相器的工作原理这里主要分析TTL反相器的逻辑关系,并估算电路中有关各点的电压，以得到简单的定量概念。
(1)当输进为高电平，如vI=3.6V时，电源VCC通过Rbl和T1的集电结向T2、T3提供基极电流，使T2、T3饱和，输出为低电平，如vO=0.2V。
第二章 门电路三、高低电平获取方法开 关5V V H1+5V0V V L 02.1 概述第二章门电路2.3 分立元件门电路一、二极管与门V A V B V Y0V0V0V3V3V0V3V3VA B Y0000101001110.7V0.7V0.7V3.7V2.3 分立元件门电路第二章门电路二、二极管或门V A V B V Y0V0V0V3V3V0V3V3VA B Y0000111011110V2.3V2.3V2.3V2.3 分立元件门电路第二章门电路三、三极管非门V i Vo0V V CCV CC0.2VA Y01102.3 分立元件门电路第二章门电路1）结构TTL反相器由三部分构成：输入级、中间级和输出级。
1、TTL反相器的结构和原理一、TTL逻辑门2.4 TTL集成门电路第二章 门电路A 为高电平时(3.4V)，V B1≈2.1V ，T 1倒置，VB2≈1.4V ，T 2和T 5饱和，T 4和D 2截止，Y 为低电平。
2）原理A 为低电平时(0.2V) ，T 1饱和，V B1≈0.9V ，V B2≈0.2V ，T 2和T 5截止，T4和D2导通，Y 为高电平；2.4 TTL 集成门电路第二章 门电路分为四个区段：AB 段：Vi ＜0.6伏，截止区；BC 段：0.6伏＜Vi ＜1.3伏，线性区；CD 段：Vi ≈1.4伏，转折区；DE 段：Vi ＞1.4伏，饱和区。
输出高电平：V OH =3.4V 输出低电平：V OL =0.2V 阈值电压：V TH =1.4VV THVi (V)2.4 TTL 集成门电路2.4 TTL 集成门电路（略）一、TTL 与非门的基本结构及工作原理1．TTL 与非门的基本结构B A C+V RP CC （+5V ）P PP N N NN+V 13（+5V ）CC A B CT b1R 12.4 TTL 集成门电路第二章 门电路 2.4 TTL 集成门电路第二章 门电路CB A L ⋅⋅=该发射结导通，V B 1=0.9V 。
第2章 集成门电路53图2.4.9 TTL 与非门输出特性① 灌电流工作情况。
当与非门输出端带几个同类型的与非门时，在驱动门输出为低电平的情况下，该门的VT 5饱和，VT 3、VT 4截止。
因此，每个负载门将有输入低电平电流I IL 流向驱动门的VT 5。
这些向驱动门流入的电流称为灌电流。
随着负载门的个数增加，灌电流增大，将使输出低电平升高。
因前面提到过输出低电平不得高于U OL(max) =0.4V 。
因此，把输出低电平时允许灌入输出端的电流定义为输出低电平电流I OL ，这是门电路的一个参数，产品规定I OL =16mA 。
由此可得出，输出低电平时所能驱动同类门的个数为 OL OL IL I N I = （2.4.7）其中，N OL 称为输出低电平时的扇出系数。
② 拉电流工作情况。
在驱动门输出为高电平的情况下，该门的VT 5截止，VT 3、VT 4导通。
驱动门将有输出电流流向负载门。
这些由驱动门流出的电流称为拉电流。
由于拉电流是负载门的输入高电平电流I IH ，所以随着负载门的个数增加，拉电流增大，将使驱动门的输出高电平U OH 降低。
前面提到过输出高电平不得低于U OH(min)=2.4V 。
因此，把输出高电平时允许拉出输出端的电流定义为输出高电平电流I OH ，这也是门电路的一个参数，产品规定I OH =0.4mA 。
由此可得出，输出高电平时所能驱动同类门的个数为 OH OH IH I N I = （2.4.8）其中，N OH 称为输出高电平时的扇出系数。
一般N OL ≠N OH ，常取两者中的较小值作为门电路的扇出系数，用N O 表示。
对于TTL “与非”门，通常N O ≥8。
2.4.3 TTL 反相器、或非门、与门、或门、与或非门和异或门1．TTL 反相器（1）电路组成及其符号图2.4.10所示为TTL 的典型电路图，它由输入级、中间级和输出级3部分组成。
输入级是由VT 1和R 1组成，中间级是由VT 2、R 2和R 3组成，输出级则由VT 3、VT 4、R 4和VD 组成。
74系列芯片功能大全TTL电路是晶体管-晶体管逻辑电路的英文字头缩写。
它由NPN或PNP型晶体管组成，图1是典型的TTL中速与非门电路。
由于电路中载流子有电子和空穴两种极性，因而是一种双极型晶体管集成电路。
图1 典型的TTL中速与非门电路TTL电路有好几种，其中速度最高的是STTL，即肖特基TTL电路，其平均传输时间约3ns，比标准型TTL约快6~7倍；功耗最低的是LSTTL，其功耗不到标准型TTL的十分之一。
TTL电路与其他双极型电路相比，在性能、价格上可谓物美价廉，已基本上取代了RTL(电阻-晶体管)电路和DTL（二极管-晶体管）电路，只是在超高速环路中仍要用ECL（发射极耦合）电路。
2.制造工艺双极型集成电路是在平面晶体管基础上发展起来的，它的基本工艺仍然是平面工艺。
但由于电路中除有晶体管外，还要集成二极管、电阻、电容等元器件，因而在制造过程中首先要把各种元器件做在一块基片上，并使它们相互绝缘，最后再按要求将它们连成电路。
从制造工艺上看，它与平面晶体管的不同，仅是增加了隔离工艺和埋层工艺。
图2是经过六次光刻、四次扩散和四次氧化制成的双极型集成电路芯片结构，工艺较复杂。
图2 六次光刻、四次扩散、氧化制成的双极型集成电路芯片结构3.电路特点表1列出了国产TTL和各种MOS电路的四个主要参数，以便于比较。
表1 国产TTL和MOS电路主要参数由图3曲线可见，TTL比CMOS电路功耗大，但随频率提高其功耗所增无几。
图3 TTL与CMOS两种电路的动态功耗电流曲线抗干扰能力又称噪声容限，它表示电路保持稳定工作所能抗拒外来干扰和本身噪声的能力，可用图4电压传输特性来说明。
图4 说明抗干扰能力的电压传输特性曲线在图4曲线中，ViL 为本级门最大输入低电平，Vg为关门电平，Vk为开门电平，ViH为最低输入高电平。
显然，要保持输出高电平，干扰电压不应超过：式中 VNL——下限抗干扰电平。
TTL的VNL约为0.7V，而要保持输出低电平，干扰电压就不应超过：式中VNH——上限抗干扰电平。
ttl反相器工作原理详解TTL反相器是一种重要的数字逻辑门电路元件，在电子电路设计中得到广泛应用。
本文将详细介绍TTL反相器的工作原理，并探讨其在数字电子电路设计中的应用。
一、TTL反相器的基本概念TTL反相器是指一种输出电平与输入电平相反的器件。
同其它数字逻辑器件一样，TTL反相器也属于数字集成电路的一种，其主要作用是实现数字信号的反相。
TTL反相器的输出电平可以高电平或低电平，而输入电平通常为高电平或低电平。
输入被传入反相器时，输出将相反于输入。
这意味着，如果输入电平为高电平，则输出电平为低电平；反之，如果输入电平为低电平，则输出电平为高电平。
二、TTL反相器的工作原理TTL反相器的工作原理可以通过晶体管的电路理解。
TTL反相器通常是由四个晶体管组成的，分别是输入端的两个晶体管和输出端的两个晶体管。
这些晶体管的集电极和发射极与电路的正电源和负电源相连。
当输入电平为低电平时，输入晶体管关闭，输出晶体管也关闭，此时输出端的电平为高电平。
反之，当输入电平为高电平时，输入晶体管打开，输出晶体管也打开，因此输出端的电平为低电平。
由此可见，TTL反相器的输出与输入电平是相反的。
三、TTL反相器的特点1. TTL反相器具有高速反应速度和小功耗的特点，因此广泛应用于数字逻辑电路设计中。
2. TTL反相器的输入电阻较低，其输入电流比CMOS 电路更大，在设计电路时需要考虑其功耗问题。
4. TTL反相器的输出稳定性较低，有时需要加入适当的负载电阻来提高其稳定性。
五、TTL反相器的应用TTL反相器在数字电子电路中的应用非常广泛，它常常用于数字信号反相和逻辑运算中。
例如，TTL反相器可用于制作触发器电路、计数器电路、多路选择器等数字电路。
TTL反相器还常常与其它数字逻辑器件一起使用，如与与门相连可以形成反相与门，可帮助完成各种逻辑电路的设计。
六、总结本文详细介绍了TTL反相器的工作原理以及它在数字电子电路设计中的应用。
