《数字电子技术》课程PPT教学课件课件（电类）第03章 逻辑门电路 3.2 TTL逻辑门

3.2TTL逻辑门3.2.1BJT的开关特性3.2.2基本BJT反相器的动态特性3.2.3TTL反相器的基本电路3.2.4TTL逻辑门电路3.2.5集电极开路门和三态门3.2.6BiMOS门电路A

3.2 TTL逻辑门 3.2.1 BJT的开关特性 3.2.2 基本BJT反相器的动态特性 3.2.3 TTL反相器的基本电路 3.2.4 TTL逻辑门电路 3.2.5 集电极开路门和三态门 3.2.6 BiMOS门电路

3.2TTL逻辑门3.2.1BJT的开关特性VcciciB5iBs=iB4B/RiBscS1CRpiB2-一iB1BiB=0AVCESUCELcCV-0V时：ig~0i~0，Vo=Vce~Vcc，c、e极之间近似于开路，V-5V时：i~0，ic~0o=Vce~0.2V，c、e极之间近似于短路A人

3.2 TTL逻辑门 3.2.1 BJT的开关特性 iB 0，iC 0，vO＝VCE v ≈VCC，c、e极之间近似于开路, I=0V时: iB 0，iC 0，vO＝VCE v ≈0.2V，c、e极之间近似于短路, I=5V时:

BJT的开关条件饱和截止放大工作状态TcsIcsig>0<ig<条件ig~0ββ发射结和集发射结和集电发射结正偏，偏置情况电结均为反偏结均为正偏集电结反偏集电极电ic~0ic=βiB工作特点且不随i增加而流增加管压降VcEs = 0.2~0.3 VVcEo ~ VccVce = Vcc - icR.很大，约为很小，约为数c、e间等可变数百干欧，相百欧，相当于效内阻当于开关断开开关闭合A公-

iC＝ICS≈ V R CC c 很小，约为数 百欧，相当于 开关闭合 可变 很大，约为 数百千欧，相 当于开关断开 c、e间等 效内阻 管压降 VCEO ≈ VCC VCE＝VCC－iCRc VCES ≈ 0.2~0.3 V 且不随iB增加而 增加 ic ≈ iB iC ≈ 0 集电极电 流 发射结和集电 结均为正偏 发射结正偏， 集电结反偏 发射结和集 电结均为反偏 偏置情况 工 作 特 点 i iB > 条件 B≈0 工作状态 截 止 放 大 饱 和 BJT的开关条件 0 < iB <  CS I  CS I

2.BJT的开关时间UVHBJT饱和与截止两种状态的相O互转换需要一定的时间才能完成(a)iolcs0.91cs从截止到导通0.1cs0开通时间tn（=t+t)Ld(b)VoVcc从导通到截止O关闭时间tot=t+t)(c)

2. BJT的开关时间 从截止到导通 开通时间ton(=td+tr ) 从导通到截止 关闭时间toff(= t s+t f ) BJT饱和与截止两种状态的相 互转换需要一定的时间才能完成

3.2.2基本BJT反相器的动态性能若带电容负载VcciReRC.的充、放电过程均需经历一定ACY的时间，必然会增加输出电压U·波Rb+CL形的上升时间和下降时间，导致基D+VoUiB本的BJT反相器的开关速度不高。i故需设计有较快开关速度的实用型TTL门电路A

CL的充、放电过程均需经历一定 的时间，必然会增加输出电压O波 形的上升时间和下降时间，导致基 本的BJT反相器的开关速度不高。 3.2.2基本BJT反相器的动态性能 若带电容负载 故需设计有较快开关速度的实用型TTL门电路

3.2.3TTL反相器的基本电路1.电路组成输出级Vcc (5V)输入级T和电阻RblRe2Re44k130Q1.6kQRb组成。用于提T4高电路的开关速度TTT2平D+T的集电结和发射Vi极同时输出两个相T3负载位相反的信号，作Re2为T3和T输出级的1K2驱动信号；中间级输入级输出级72

输出级 T3、D、T4和Rc4构 成推拉式的输出级。 用于提高开关速度 和带负载能力。 中间级T2和电阻 Rc2、Re2组成，从 T2的集电结和发射 极同时输出两个相 位相反的信号，作 为T3和T4输出级的 驱动信号； Rb1 4k W Rc 2 1.6k W Rc 4 130 W T4 D T2 T1 + – vI T3 + – vO 负载 Re2 1K W VCC (5V) 输入级 中间级 输出级 3.2.3 TTL反相器的基本电路 1. 电路组成 输入级T1和电阻 Rb1组成。用于提 高电路的开关速度

性能改善）2.TTL反相器的工作原理（逻辑关系、（1）当输入为低电平（U=0.2V）T深度饱和Vcc(5 V)Vcc-'BI~1.025mAiB1=RoARe2Rbl0R13024kQ1.6kQT4IBS1=0iB1 >> IBSIU14茶U12DT2T、T截止，T4、D导通+Ui+U13T3RLvoVO=VB4-VBE4-VD=iRe21k2（5-0.7-0.7)V=3.6V输出输入T1T4T3T2D4截正截止导通低电平导通高电平饱和P>>4

2. TTL反相器的工作原理（逻辑关系、性能改善） （1）当输入为低电平（I = 0.2 V） 1 025mA 1 CC B 1 B 1 . R V v i  − = 0 I BS1 = B1 BS1 i  I T1 深度饱和 5 0 7 0 7 V 3.6 V O B 4 BE4 D − − = = − − = ( . . ) v v v v 低电平 饱和 截止 截止 导通 导通 输入 T1 T2 T3 D4 T4 高电平 输出 T2 、T3截止，T4 、D导通

（2）当输入为高电平（0/=3.6V）T、T,饱和导通Vcc(5 V)RoARe2Rb1口13024k21.6kT：倒置的放大状态。T4U14本U12YDT2T和D截止。+UiU13+T3使输出为低电平RVo1RekQVo=Vc3-VcES3-0.2V2AC

（2）当输入为高电平（I = 3.6 V） T2、T3饱和导通 T1 :倒置的放大状态。 T4和D截止。 使输出为低电平. vO=vC3=VCES3=0.2V

Vcc(5 V)ReARplRe2-13024kQ1.6k逻辑真值表T4W14输出L输入AT12D7701+U+U1310T3RVoiRe2逻辑表达式1kQL=AT4输入TT2T3D4输出截止低电平饱和截止导通导通高电平饱和截止截止高电平饱和倒置工作低电平A>>人

输入A 输出L 0 1 1 0 逻辑真值表 逻辑表达式 L = A 饱和 截止 T4 高电平 倒置工作 饱和 截止 截止 低电平 低电平 饱和 截止 导通 导通 高电平 输入 T1 T2 T3 D4 输出

（3）采用输入级以提高工作速度当TTL反相器v由3.6V变0.2V的瞬间Vcc(5 V)·TT，管的状态变化滞后于T管，仍处于导通Rea福Re2Rb113024kQ1.6kQ状态。Ta·T管Je正偏、Jc反偏V14齐T工作在放大状态。U2DT2+T.管射极电流（1+β,）UI+Ur313iB很快地从T,的基区抽Rvo1Re2走多余的存储电荷，从而1k2加速了输出由低电平到高电平的转换。人

（3 ）采用输入级以提高工作速度 当TTL反相器I由3.6V变0.2V的瞬间 •T2、T3管的状态变化滞 后于T1管，仍处于导通 状态。 •T1管Je正偏、Jc反偏， T1工作在放大状态。 T1管射极电流（1+ 1 ） iB1很快地从T2的基区抽 走多余的存储电荷,从而 加速了输出由低电平到 高电平的转换