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本文主要是TTL門電路，TTL是三極管-三極管邏輯（Transistor-Transistor Logic的簡稱）

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• 1、雙極性三極管結構

• 2、輸入輸出特性

• 3、三極管基本開關電路

• 4、三極管開關電路等效電路

• 5、動態開關特性

• 1、電路結構和工作原理

• 2、電壓傳輸特性

• 3、輸入端噪聲容限

• 4、靜態輸入特性和輸出特性

• 1、TTL與非門

• 2、集電極開路（OC門）

• 3、三態輸出（TS門）

一、雙極性三極管的開關特性

1、雙極性三極管結構

有NPN和PNP兩種，工作時有電子和空穴兩種載流子參與導電，此類三極管就稱為雙極性三極管（Bipolar Junction Transistor，簡稱BJT）。

2、輸入輸出特性

輸入特性指的是輸入電流與輸入電壓之間的關系，Von是開啟電壓，一般硅管0.5-0.7V，鍺三極管0.2~0.3V

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放大區：Ic隨Ib成正比的變化，幾乎不受Vce變化影響。電流放大系數B=Ic/Ib，一般三極管B值在幾十到幾百。

飽和區：Ic不再更隨Ib的變化而變化，趨于飽和，硅三極管飽和區的Vce約0.6~0.7V。 

截止區：Ic幾乎為0，只有極小的反向穿透電流Iceo流過，一般1uA以下。

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3、三極管基本開關電路

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Vi=0，三極管截止，Vo≈Vcc；

Vi=1，三極管導通，Vo=0；Ib=(Vi-Von)/Rb，Vo=Vce=Vcc-IcRc=Vcc-BIbRc

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4、三極管開關電路等效電路

電路缺點：輸入高電平時，Vcc會全部加在Rc上，導致功耗大；輸入低電平時，三極管截止，輸出的電阻很大（等于Rc）

5、動態開關特性

Ic的變化滯后于Vi的變化，所以Vo的變化滯后于Vi的變化，在高速開關電路中，我們就需要考慮這個滯后特性。

二、TTL反相器

1、電路結構和工作原理

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A=0，T1導通，T2截止，T4導通，T5截止，Y=1；

A=1，T1截止，T2導通，T4截止，T5導通，Y=0；其中需要注意，在A=1，也就是Vi=3.4V時，T1剛開始是導通的，因為B電壓大于E電壓，所以集電極電壓為3.4V，3.4V會使T2和T5都導通，T2和T5導通后，T2和T5的BE電壓都為0.7V，會將T1的集電極電壓鉗位在1.4V，所以T1的基極會鉗位在2.1V，不會是4.1V，這就和T2和T5導通矛盾了，T1的基極2.1V，相當于T1的BC之間的PN結正偏（集電極正偏），因為基極2.1V，發射極3.4V，所以最后T1截止了。

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2、電壓傳輸特性

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1、AB段，Vi很小，T1導通，T2截止，T5截止，T4導通，所以Vo是高電平，Vo的值等于VCC減去（落在R2上的電壓+T4的Vbe+D2的導通壓降），所以在3.4V左右； 

2、BC段，0.7<Vi<1.3V，所以T2導通，T5截止。T2工作在放大區，隨著Vi的增加，Vc2和Vo線性的下降； 

3、CD段，輸入電壓升高至1.4V，T2和T5都會導通，T4截止，Vo變為0；

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3、輸入端噪聲容限

同CMOS反相器一樣，TTL反相器也有噪聲容限，也很好理解。

4、靜態輸入特性和輸出特性

輸入特性指的是輸入電流和輸入電壓之間的關系。

輸出特性

「高電平輸出特性」

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Vo=RL*Vcc/(RL+Ron)，在RL減小（負載電流增大）時，Vo會減小。

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Vo=Ron*Vcc/(Ron+RL)，負載電流增大，也就是RL減小，Vol會升高。

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Vi=Rp*(Vcc-Vbe)/(R1+Rp)，將分子分母同時除以Rp，我們發現，隨著Rp增大，Vi也會增大，當Vi增大到1.4V時，be2和be5同時導通，T1的基極會被鉗位在2.1V，Vi也就不變了。

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三、其他的TTL門電路

1、TTL與非門

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T1是雙發射極的三極管。（A=B=0）/（A=0，B=1）/（A=1，B=0），T2和T5都是截止，Y=1；A=B=1時，T2和T5導通，Y=0；

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2、集電極開路（OC門）

OC門可以參考CMOS中的OD門，其實是一個道理。

3、三態輸出（TS門）

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EN=1，P=1，二極管D不通，Y=（AB）' 

EN=0，P=0，T2和T5會截止，同時二極管D導通，T4的基極電壓被鉗位在0.7V，T4截止，此時Y是高阻態。綜上：EN=1時，電路正常工作，稱EN控制端高電平有效。

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