第3章2TTL反相器案例.ppt

TTL电路 在半导体内，多数载流子和少数载流子两种极性的载流子（空穴和电子）都参与有源元件的导电，如通常的NPN或PNP双极型晶体管。以这类晶体管为基础的单片集成电路，称为双极型集成电路。 场效应管由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件.以这类晶体管为基础的单片集成电路，称为单极型集成电路。 1 TTL反相器的工作原理 2 TTL反相器的电压传输特性及参数 3 TTL反相器的输入特性和输出特性 1. 输入伏安特性 1.输入伏安特性 2、高电平输出特性 2、高电平输出特性 3、低电平输出特性 3、低电平输出特性 4、例3.5.2 5. 输入负载特性 例3.5.3 4 TTL反相器的动态特性 交流噪声容限 低电平电源静态电流 高电平电源静态电流 电源动态尖峰电流 电源平均电流 * 1　TTL反相器的工作原理 2 TTL反相器的电压传输特性及参数 3.5 TTL反相器 4 TTL反相器的动态特性 3　TTL反相器的输入特性和输出特性 3.5 TTL反相器 　　TTL集成逻辑门电路的输入和输出结构均采用半导体三极管，所以称晶体管—晶体管逻辑门电路，简称TTL电路。 　　TTL电路的基本环节是反相器。 　　简单了解TTL反相器的电路及工作原理，重点掌握其特性曲线和主要参数（应用所需知识）。 1. 电路组成 图2-9 TTL反相器的基本电路 （1） 当输入低电平时， VI=0.2V， T1发射结导通，VB1=0.2V+0.7V=0.9V， T2和T5均截止， VC2为高电平VE2为低电平 T4和D2导通。 T5截止 输出高电平 0.9V 2. 工作原理 0.2V （2）当输入高电平时， VI=3.4V， T1处于倒置工作状态， 集电结正偏，发射结反偏， VB1=0.7V×3=2.1V， VT2和VT4饱和， VC2为低电平VE2为高电平 T4和D2截止。 T5导通 输出VO为低电平。 2.1V 3.4V (3) 采用推拉式输出级利于提高开关速度和负载能力，降低静态功耗 无论输入如何，T4和T5总是一管导通而另一管截止。 这种推拉式工作方式，带负载能力很强。 （4）T2的集电极和发射极输出电压信号变化方向相反， 称为倒相级 （6）D2保证T5饱和导通时，提升的T5的E级电压， 使T4可靠地截止 （5）D1是输入端的钳位二极管，防止负性干扰脉冲 和输入端为负时，电流过大 　　电压传输特性：输出电压uO与输入电压uI的关系曲线。 图2-10 TTL反相器电路的电压传输特性 截止区 线性区 转折区 饱和区 1. 曲线分析 AB段，VI0.6V,则VB11.3V,T2T5截止，T4导通，输出高电平 BC段，VI0.7V,但1.3V,T2导通T5截止，T2工作在放大区， 随着VI升高，VC2和VO线性地下降 CD段，VI1.4V, VB1=2.1V，T2， T5导通，T4截止， VO急剧地下降为低电平。阈值电压VTH DE段，VI继续升高，VO不再变化 3、 输入端噪声容限示意图 低电平噪声容限 VNL=VIL(max)-VOL(max) 高电平噪声容限 VNH = VOH(min) - VIH(min) 　 忽略T2、T5的b-c结反向电流和R3对T5基极回路的影响 得到输入端的等效电路 等效电路 (1) 输入电流II L 当uI = 0.2V时，输入电流 II L =－(VCC－UBE1 － uI)/R1 ≈－1.1mA 　　(2) 高电平输入电流IIH 当输入为高电平时，VT1的发射结反偏，集电结正偏，处于倒置工作状态，倒置工作的三极管电流放大系数β反很小(约在0.01以下)，所以IIH =β反 iB2 IIH很小，约为40μA左右。 　　高电平时 I L5mA时， T 4工作在射极跟随状态，输出内阻很小， I L变化对V OH影响很小 I L5mA后， T 4进入饱和状态， I L变化对V OH影响较大 受功耗限制， IOH0.4mA 　　低电平时， T5工作在饱和导通状态，c--e内阻很小， I L变化对V OL影响很小 求：驱动的门电路数 V OL 0.2V时 输出电流 i L=16mA 输入电流 i i=1mA N i i i L N16 V OH 3.2时 输出电流 i H=0.4mA 输入电流 i i=40uA N i i i L N10 N=10 扇出系数与电压和电流有关 　　TTL反相器的输