數(shù)字系統(tǒng)設計-TTL電路基本原理

數(shù)字系統(tǒng)設計--TTL

雙極型三極管的開關特性工作時有電子和空穴兩種載流子參與導電過程雙極型三極管的輸入特性曲線以基極b和發(fā)射極e之間的發(fā)射結作為輸入回路，則可以測出表示輸入電壓VBE和輸入電流iB之間關系的特性曲線雙極型三極管的輸出特性曲線以集電極C和發(fā)射極E之間的回路作為輸出回路，則可以測出在不同iB值下表示集電極電流ic和集電極電壓VCE之間的關系曲線雙極型三極管的基本開關電路雙極型三極管的開關等效電路

(a)截止狀態(tài)(b)飽和導通狀態(tài)三極管非門（反相器）接入電阻R2和負電源VEE,使三極管可靠地截止當輸入信號為高電平時，保證IB>IBS,工作在深飽和狀態(tài)，三極管輸出電平接近于零TTL反相器電路結構輸入級：由T1,R1,D1組成，D1是保護二極管，防止輸入端電壓過低倒相級：由T2,R2,R3組成，T2集電極輸出驅(qū)動T3,發(fā)射極輸出驅(qū)動T4輸出級：由T3,T4,R4,D組成工作條件：三極管電流放大系數(shù)?為20，電源電壓Vcc=5V.輸入信號的高低電平為VIH=3.6V,VIL=0.2V,開啟電壓VON=0.7V.TTL反相器工作原理定性分析VI=VIL=0.2V,T1基極電流iB1流入發(fā)射極，即由反相器輸入端流出，因此iB2≈0,T2截止,T4也截止.T3和D將導通，輸出為高電平VOH.VI=VOH=3.6V,T1倒置，即發(fā)射極和集電極顛倒；iB1流入T2基極，使T2飽和導通，從而T4飽和導通，T3和D截止，輸出為低電壓VOL.定量分析TTL反相器的電壓傳輸特性閾值電壓/門檻電壓AB:截止區(qū)BC:線性區(qū)CD:轉(zhuǎn)折區(qū)DE:飽和區(qū)TTL反相器的輸入特性輸入伏安特性曲線：反映輸入電流ii和電壓Vi關系的曲線TTL反相器輸出特性TTL反相器高電平輸出等效電路TTL反相器高電平輸出特性TTL反相器輸出特性TTL反相器低電平輸出等效電路TTL反相器低電平輸出特性輸入端負載特性TTL反相器輸入端負載特性TTL反相器輸入端經(jīng)電阻接地

時的等效電路Vi=(Vcc-VBE1)Rp/(R1+Rp)傳輸延遲時間tPHL:輸出電壓由高電平變?yōu)榈碗娖降膫鬏斞舆t時間，從Vi波形上升沿的中點到Vo波形下降沿的中點的延遲時間.tPLH:輸出電壓由低電平變?yōu)楦唠娖降膫鬏斞舆t時間，從Vi波形下降沿的中點到Vo波形上升沿的中點的延遲時間.tpd平均傳輸延遲時間tpd=(tPHL+tPLH)/2TTL反相器的交流噪聲容限（a）正脈沖噪聲容限（b）負脈沖噪聲容限TTL反相器電源電流的計算（a）VO＝VOL的情況（b）VO＝VOH的情況TTL反相器的電源動態(tài)尖峰電流電源尖峰電流帶來的影響：使電源的平均電流增加尖峰電流將通過電源線和地線以及電源的內(nèi)阻形成一個系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲源TTL與非門/或非門電路PNcebecbecbNNPceb(a)NPN(b)PNP半導體三極管結構特點：(a)iB>0;iC/iB=β(b)發(fā)射結（BE）正偏集電結（BC）反偏(c)VCE<0.7V且iB一定時，

iC

，VCEiCOVCEiB=0iCvIiBvCE臨界飽和線截止區(qū)放大區(qū)特點：飽和區(qū)iC=0時，VCE≈0特點：

(a)iB>0;iC/iB<β(b)發(fā)射結和集電結都正偏三極管輸出特性iBOVBEedVCE飽和截止

因為，BE為一個PN結，所以輸入特性類似二極管特性，但受VCE影響：

iB一定時，VCE

，VBE

。iCvBEiBvCE三極管輸入特性（1）截止bcebce0.2V0.7V（2）飽和cbeβiB0.75VRce（2）放大vCE與飽和深度有關，平均值為0.2V

與VCE有關，vBE不同，計算時都可用0.7V近似BE與CE均截止等效電路VCCRCiCvIRBiBvO(1)vI<Von(0.7V)時,iB=0:截止(2)vI>Von(0.7V)時,iB>0:導通飽和？放大？方法1：求臨界飽和基極電流IBSiB>

IBS:飽和iB<

IBS:放大方法2:

假設放大，驗證是否正確？（計算VCE值：VCE>0.7V,放大；否則飽和。）三極管的基本開關電路的計算10V1k6V50kβ=50T1ΩΩ放大狀態(tài)Vi大于0.7V，導通。例1：判斷三極管T的狀態(tài)飽和狀態(tài)β=3015V2kF3-2V10k50kT3ΩΩΩ5V假設導通：0.7viB>0假設成立首先，判斷導通？截止？例2：判斷三極管T的狀態(tài)

R21.6kΩ

R4130ΩD2T4RLvoVCCiOH1.高電平輸出特性最大高電平輸出電流（