东南大学：《数字逻辑电路》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 门电路 2.4 TTL门电路（1/2）

东南大学远程学院 数字电子技术基础 第十讲 主讲教师:刘其奇

东南大学远程学院 数字电子技术基础 第十讲 主讲教师：刘其奇

2.4TTL门电路 以二极管、三极管为开关元件,电流通过N结的逻 辑门电路称为双极型门电路 冰以MOS管为开关元件,电流通过导电沟道的逻辑门 电路称为单极型门电路。 TTL门电路:晶体三极管一晶体三极管门电路; DTL门电路:晶体二极管一晶体三极管门电路; ECL门电路:射极耦合逻辑门; IL门电路:集成注入逻辑门

2.4 TTL门电路 *以二极管、三极管为开关元件，电流通过PN结的逻 辑门电路称为双极型门电路。 *以MOS管为开关元件，电流通过导电沟道的逻辑门 电路称为单极型门电路。 TTL门电路：晶体三极管—晶体三极管门电路； DTL门电路：晶体二极管—晶体三极管门电路； ECL门电路：射极耦合逻辑门； I 2L门电路：集成注入逻辑门

TIL反相器 Vcc RI R2 R4 +5 4 16{g2 130c V64 T4 V62 D2 T2 ∠D1 75 R3 Vb5 lkQ TTL反相器典型电路

TTL反相器 TTL反相器典型电路 kW R 4 1 kW R 1.6 2 130W R4 V Vcc + 5 (Vi) A kW R 1 3 D1 D2 T1 T 2 T4 T5 (Vo) Y Vb1 Vb2 Vb4 Vb5

2.4.1TTL门电路 (1)TTL反相器工作原理 A)输入低电平(0.3V) T1发射结导通,Vb1被钳位1.0V RI R4 b1 4g2 1309 4K 4 lmA Vb4 T4 CC bs 1 T2 R (h) C Ra1=16K+T2bc结反相电阻 0,I bs1 b1 bs 1 T反相器典型电路 T处于深度饱和状态 V.=0.1+0.3=0.4V

T1发射结导通，Vb1被钳位1.0V =1mA 4 5 1 = 4K V V i = cc b1 b1 - - c结反相电阻 β R =1 6K + T b R V i = C1 2 C1 CC bs1 . , I 0, bs1 ≈ b1 bs1 I >> I T1处于深度饱和状态 V c1 = 0.1 + 0.3 = 0.4V 2.4.1 TTL门电路 （1）TTL反相器工作原理 A）输入低电平（0.3V） TTL反相器典型电路 kW R 4 1 kW R 1.6 2 130W R4 V Vcc + 5 (Vi) A kW R 1 3 D1 D2 T1 T 2 T4 T5 (Vo) Y Vb1 Vb2 Vb4 Vb5

RI R4 +5 4Q 130g2 764 T4 A D2 T2 T2截止,Vc2为高电平, ∠D1 12为低电平 Vc通过R2向T提供基极电流。 TTL反相器典型电路 D2导通,T3截止 R1为后级TTL负载门电路等效电阻。很大。 输出级处于射极跟随状态(放大)。 R很大,i很小,b4=2更小,R2上压降可不予 考虑。Vb B CC 5V VoHⅤc0.70.7=3.6V

RL很大，iL很小， 更小，R2上压降可不予 考虑。Vb4=VCC=5V VOH=VCC-0.7-0.7=3.6V  L b i i 4 = T2截止，VC2为高电平， VE2为低电平 VCC通过R2向T4提供基极电流。 T4、D2导通，T5截止。 RL为后级TTL负载门电路等效电阻。很大。 输出级处于射极跟随状态（放大）。 TTL反相器典型电路 kW R 4 1 kW R 1.6 2 130W R4 V Vcc + 5 (Vi) A kW R 1 3 D1 D2 T1 T 2 T4 T5 (Vo) Y Vb1 Vb2 Vb4 Vb5

反相器“关”态 RI R2 R4 +5 4kQ2 1.621302 V64 vbl T4 0.4 D2 0.37 =3.6 DI TTL反相器“关”态(输入O.3)

反相器“关”态 TTL反相器“关”态（输入0.3V） kW R 4 1 kW R 1.6 2 130W R4 V Vcc + 5 0.3V D1 D2 T1 T4 VOH = 3.6V Vb1 Vb4 0.4V RL L i

CC B)输入高电平(36)R T1发射结处于反偏 b2 如果T1发射结处于正偏 Vb1将达到4.3V,导致T集电结正偏,使得Vb2、Vb分 别被钳位在3.6V和2.9V,而V2、Vb5导通的钳位电压 应该为1.4V和0.7V。假设是错误的。 T1发射结反偏,此时基集结可以看成是一个处于正 向导通的二极管,Vc通过R1和T基集结向T提供基极 电流i,使得T2、T导通(可以设计为饱和导通)

T1发射结反偏，此时基集结可以看成是一个处于正 向导通的二极管，VCC通过R1和T1基集结向T2提供基极 电流ib2，使得T2、T5导通（可以设计为饱和导通）。 B）输入高电平（3.6V） T1发射结处于反偏 如果T1发射结处于正偏 Vb1将达到4.3V，导致T1集电结正偏，使得Vb2、Vb5分 别被钳位在3.6V和2.9V，而Vb2、Vb5导通的钳位电压 应该为1.4V和0.7V。假设是错误的。 3.6 T1 Vb2 VCC R1

2被钳位在0.7V; V2被钳位在1.4V bn被钳位在2.1V Vb=Vc2=0.3+0.7=1V,不能使T、D2同时导通,所以 T4、D2截止。输出0Vv。 T的基极电流: =0.725m4 4k T1处于倒置工作状态,故 IB2=I(1+0.02)=0.725×1.02=0.74mA

T1的基极电流： T1处于倒置工作状态，故 mA k V V I I CC b b R 0.725 4 1 1 1 = − = = IC1 = IB2 = IB1 (1+ 0.02) = 0.7251.02 = 0.74mA VE2被钳位在0.7V； Vb2被钳位在1.4V； Vb1被钳位在2.1V Vb4=Vc2=0.3+0.7=1V，不能使T4、D2同时导通，所以 T4、D2截止。输出0V

倒 正常 b-e结反偏 b-c结正偏 仍然有一定放大系数 B=0.01~0.02 b-e结正偏 I=I+ b-c结反偏 I=Iβer(很小) Iβ I。=(1+阝) E==(1+βl

C B E B C E B I (1 )I I I ( I I I 0.01 ~ 0.02 b c b e 倒置 倒置 倒置 很小） 仍然有一定放大系数 结正偏 结反偏 = +  =  = +  = − − 倒置 正常 E B C B I (1 )I I I b c b e = +  =  − − 结反偏 结正偏 C I E B I I B I C I E I

T2的饱和集电极电流 Ⅴ-V5-1 C C =2.5mA CS2 R2 R 1.6k 2.5 这时只要使T2的放大系数大于 =3.378 0.74 便可以使T2管处于饱和。这显然是很容易做到的

T2的饱和集电极电流 这时只要使T2的放大系数大于 便可以使T2管处于饱和。这显然是很容易做到的。 2.5mA 1.6k 5 1 R V V I I 2 CC C2 CS2 R 2 = − = −  = 3.378 0.74 2.5 =