TTL门电路结构及工作原理

(1)电路结构及工作原理
TTL与非门是TTL逻辑门的基本形式，典型的TTL与非门电路结构如图8-16所示。该电路由输入级、倒相级、输出级三部分组成。
图8-16 TTL与非门电路及其逻辑符号??? 输入级由多发射极三极管T1和电阻R1构成。可以把T1的集电结看成一个二极管，而把发射结看成与前者背靠背的两个二极管。这样，T1的作用和二极管与门的作用完全相同。
倒相级由三极管T2和电阻R2、R3构成。通过T2的集电极和发射极，提供两个相位相反的信号，以满足输出级互补工作的要求。
输出级是由三极管T3、T4，二极管D和电阻R4构成的“推拉式”电路。当T3导通时，T4和D截止；反之T3截止时，T4和D导通。倒相级和输出级的作用等效于逻辑非的功能。
输入端A、B中至少有一个为0。设A端为0，其电位约0.3 V；其余为l，其电位约为3.6 V。T1对应于输入端接低电位的发射结导通，设发射结的正向导通电压为0.7 V，此时T1的基极电位为：

该电压作用于T1管的集电结和T2、T3的发射结，显然不可能使T2和T3导通，所以T2和T3均处于截止状态。由于T2截止，其集电极电位接近于电源电压UCC，因而使T4和D导通，所以输出端Y的电位为：

它实现了“输入有低，输出为高”的逻辑关系。
输入端A、B全为1(设电位约为3.6 V)。UCC通过R1、T1的集电结向T2提供基极电流，使T2饱和，从而进一步使T3饱和导通。输出端Y的电位为：

它实现了“输入全高，输出为低”的逻辑功能。此时T2的集电极电位为:

T4、D必然截止。
综上所述，当T1发射极中有任一输入为0时，Y端输出为1；当T1发射极输入全1时，Y端输出为0。实现了与非门的功能。在使用TTL电路时要注意输入端悬空问题。当T1发射极全部悬空时，电源UCC仍能通过R1和T1集电结向T2提供基极电流，致使T2和T3导通、T4和D截止，Y端输出为0。当T1发射极中有0输入，其余悬空时，则仍由0输入的发射极决定了T2和T3截止、T4和D导通，Y端输出为1。由此可见，TTL电路输入端悬空相当于1。
(2)．主要外部特性参数
参数是我们了解TTL电路性能并正确使用的依据，下面仅就反映TTL与非门电路主要性能的几个参数作简单介绍。
10输出高电平UOH 。
与非门至少有一个输入端接低电平时，输出电压的值称为输出高电平UOH。产品规范值为UOH≥2.4 V。
20 输出低电平UOL 。
与非门所有输入端都接高电平时，输出电压的值称为输出低电平UOL。产品规范值为UOL≤0.4 V。
30 扇出系数No 。
门电路的输出端所能连接的下一级门电路输入端的个数，称为该门电路的扇出系数No，也称负载能力。一般No≥8。
40 平均传输延迟时间tpd 。
在与非门输入端加上一个脉冲电压，则输出电压将对输入电压有一定的时间延迟，从输入脉冲上升沿的50%处起到输出脉冲下降沿的50%处的时间叫做上升延迟时间tpd1；从输入脉冲下降沿的50%处到输出脉冲上升沿的50%处的时间叫做下降延迟时间tpd2。平均传输延迟时间tpd定义为tpd1与tpd2的平均值，即：

平均传输延迟时间是衡量与非门开关速度的一个重要参数，此参数值愈小愈好。除了与非门外，TTL门电路还有与门、或门、非门、或非门、异或门等多种不同功能的产品。如图8-17所示介绍的是几种常用的TTL门电路芯片。

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