數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計-TTL電路基本原理

數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計--TTL

雙極型三極管的開關(guān)特性工作時有電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)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(jié)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(guān)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(guān)系曲線雙極型三極管的基本開關(guān)電路雙極型三極管的開關(guān)等效電路

(a)截止?fàn)顟B(tài)(b)飽和導(dǎo)通狀態(tài)三極管非門（反相器）接入電阻R2和負(fù)電源VEE,使三極管可靠地截止當(dāng)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(jié)構(gòu)輸入級：由T1,R1,D1組成，D1是保護(hù)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(dǎo)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(dǎo)通，從而T4飽和導(dǎo)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(guān)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(fù)載特性TTL反相器輸入端負(fù)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(fù)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(dǎo)體三極管結(jié)構(gòu)特點：(a)iB>0;iC/iB=β(b)發(fā)射結(jié)（BE）正偏集電結(jié)（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(jié)和集電結(jié)都正偏三極管輸出特性iBOVBEedVCE飽和截止

因為，BE為一個PN結(jié)，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(guān)，平均值為0.2V

與VCE有關(guān)，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(dǎo)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(shè)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(guān)電路的計算10V1k6V50kβ=50T1ΩΩ放大狀態(tài)Vi大于0.7V，導(dǎo)通。例1：判斷三極管T的狀態(tài)飽和狀態(tài)β=3015V2kF3-2V10k50kT3ΩΩΩ5V假設(shè)導(dǎo)通：0.7viB>0假設(shè)成立首先，判斷導(dǎo)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（