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TTL逻辑门电路

工程师
2008-05-16 15:51:11     打赏

三极管-三极管逻辑(TTL)电路是用BJT工艺制造的数字集成电路,目前国内产品型号为CT74和54系列,对应以前产品型号CT1000系列。本节以TTL与非门为例,介绍TTL电路的一般组成、原理、特性和参数。

TTL与非门内部基本结构如图2-18(a)所示,多发射极管T1为输入级,T2为中间级,T3和T4组成输出级。NPN型多发射极管T1的基极类似于图2-16中多个二极管(发射结)的共阳极,当A、B、C中有一个或一个以上为低电平,对应发射结正偏导通,VCC经R1为T1提供基极电流。设输入低电平VIL =0.3V,输入高电平VIH =3.6V,VBE =0.7V,则T1基极电位VB1 =1V,T2因没有基极电流而截止,因此T3也截止。因为T2截止,VCC经R2为T4提供基极电流,T4导通输出高电平VOH (= VCC – IB4R2-VBE4 – VD ),由于IB2很小,忽略该电流在R2上直流压降,则VOH=5V-0.7V-0.7V≈3.6V。当A、B、C全为高电平或全部悬空,VCC经R1经T1集电结(类似于图2-16中D4)为T2提供基极电流,T2导通。此时,T1基极电位VB1(为T1集电结T2发射结T3发射结三个PN结正向压降之和)=2.1V。T2导通一方面为T3提供基极电流,使T3也导通,另一方面因T2集电极电位VC2(=VBE3 + VCES2)≈1V,使T4截止。T3导通,T4截止输出低电平VOL(= VCES3)≈0.3V。由此可见,图2-18所示电路实现了“见0为1,全1出0”的与非逻辑功能,是TTL与非门。

输入级多发射极管T1不仅起到图2-16中D1~D4的作用,而且具有加快门电路开关速度的作用。在输入由低电平变为高电平(三输入接一起,或多余端悬空)时,T2要由截止变为导通。输入变为高电平后,T1相当于一倒置应用的三极管(发射结反偏,集电结正偏,输入高电平相当于电源),为T2从截止变为导通提供较大的正向基极电流,加快T2状态转换速度。在输入由高电平变为低电平时,T2要由导通变为截止。输入变为低电平后,由于T2 、T3存储的电荷尚未泄放,VC1=1.4V(相当于电源),而VB1 =1V,VE1 =0.3V(T1发射结正偏,集电结反偏,处于放大状态),T1将从T2抽取较大的反向基极电流,加快存储电荷的泄放,加快T2状态转换速度。

T3、T4组成的推挽式输出级不仅具有提高开关速度的作用,而且具有提高带负载能力的作用。由于T3、T4工作状态相反,T3截止、T4导通,输出高电平,因为T3截止,所以T4导通所流过的电流全部流向负载,而不会被T3分流,即带负载的能力提高了。同时此较大的电流,又可以减小输出电压上升时间;T4截止、T3导通,输出低电平,T3导通能为负载电容提供较大的放电电流,减小了输出电压的下降时间。

    由于采用以上措施,TTL门电路有较高的工作速度,输出电压有较陡直的变化边沿。




关键词: 逻辑     门电路     输入     基极     电平     导通     电流     截止    

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