TTLTTL反相器反相器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）Date1TTL反相器的工作原理1. 电路组成图2-9 TTL反相器的基本电路 Date2(1) 输入级NPN当输入低电平时， uI=0.3V，发射结正向导 通， uB1=1.0V当输入高电平时， uI=3.6V，发射结受后级 电路的影响将反向截止 uB1由后级电路决定NNPDate3(2) 中间级反相器VT2 实现非逻辑反相输出同相输出向后级提供反相 与同相输出输入高电 压时饱和输入低电 压时截止Date4(3) 输出级（推拉式输出） VT3为射极跟随器低输入高输入 饱和截止低输入高输入截止导通Date52. 工作原理（1）当输入高电平时， uI=3.6V，VT1处于倒置工作状态，集电结正偏，发射结反偏，uB1=0.7V×3=2.1V，VT2和VT4饱和，输出为低电平uO=0.3V2.1V0.3V3.6VDate6（2） 当输入低电平时 ， uI=0.3V，VT1发射结导通， uB1=0.3V+0.7V=1V，VT2和VT4均截止，VT3和VD导通。
输出高电平uO =VCC -UBE3-UD≈5V-0.7V-0.7V=3.6V1V3.6V0.3VDate7(3) 采用推拉式输出级利于提高开关速度和负载能力VT3组成射极输出器，优点是既能提高开关速度，又能提高负载能力当输入高电平时，VT4饱和， uB3=uC2=0.3V+0.7V=1V，VT3和VD截止，VT4的集电极电流可以全部用来驱动负载当输入低电平时，VT4截止，VT3导通(为射极输 出器)，其输出电阻很小，带负载能力很强可见，无论输入如何，VT3和VT4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 Date8TTL反相器的电压传输特性及参数 电压传输特性：输出电压uO与输入电压uI的关系曲线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. 1. 曲线分析曲线分析VT4截止，称关门VT4饱和， 称开门Date92. 结合电压传输特性介绍几个参数 (1) 输出高电平UOH典型值为3V2) 输出低电平UOL典型值为0.3VDate10(3) 开门电平UON一般要求UON≤1.8V(4) 关门电平UOFF一般要求UOFF≥0.8V在保证输出为额定低电平的条件下，允许的最小 输入高电平的数值，称为开门电平UON。
在保证输出为额定高电平的条件下，允许的最大 输入低电平的数值，称为关门电平UOFFUOFFUONDate11(5) 阈值电压UTH电压传输特性曲线转折区中点所对应的uI值称为阈值电压UTH（又称门槛电平）通常UTH≈1.4V (6) 噪声容限（ UNL和UNH ）噪声容限也称抗干扰能力，它反映门电路在多大的干扰电压下仍能正常工作UNL和UNH越大，电路的抗干扰能力越强Date12UOFFUNLUILUONUNHUIHDate13① 低电平噪声容限（低电平正向干扰范围）UNL=UOFF-UILUIL为电路输入低电平的典型值（0.3V）若UOFF=0.8V，则有 UNL=0.8-0.3=0.5 (V) ② 高电平噪声容限（高电平负向干扰范围）UNH = UIH - UONUIH为电路输入高电平的典型值（3V）若UON=1.8V，则有 UNH = 3-1.8 =1.2 (V)Date14TTL反相器的输入特性和输出特性 1. 输入伏安特性输入电压和输入电流之间的关系曲线图2-11 TTL反相器的输入伏安特性 （a）测试电路 （b）输入伏安特性曲线Date15两个重要参数： (1) 输入短路电流IIS当uI = 0V时，iI从输入端流出。
iI =－(VCC－UBE1)/R1 =－(5－0.7)/4 ≈－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iI = IIH =β反 iB2IIH很小，约为10μA左右Date16图2-12 输入负载特性曲线（a）测试电路 （b）输入负载特性曲线 TTL反相器的输入端对地接上电阻RI 时，uI随 RI 的变化而变化的关系曲线2. 输入负载特性Date17在一定范围内 ，uI随RI的增大而 升高但当输入电 压uI达到1.4V以后 ，uB1 = 2.1V，RI增 大，由于uB1不变， 故uI = 1.4V也不变 这时VT2和VT4饱 和导通，输出为低 电平 虚框内为TTL反相器的部分内部电路 Date18RI 不大不小时，工作性区或转折区RI 较小时，关门，输出高电平；RI 较大时，开门，输出低电平；ROFFRONDate19(1) 关门电阻ROFF —— 在保证门电路输出为额定高电平的条件下，所允许RI 的最大值称为关门电阻典型的TTL门电路ROFF≈ 0.7kΩ。
(2) 开门电阻RON—— 在保证门电路输出为额定低电平的条件下，所允许RI 的最小值称为开门电阻典型的TTL门电路RON≈ 2kΩ数字电路中要求输入负载电阻RI ≥ RON或RI ≤ ROFF ，否则输入信号将不在高低电平范围内振荡电路则令 ROFF ≤ RI ≤ RON使电路处于转折区Date203. 输出特性指输出电压与输出电流之间的关系曲线1) 输出高电平时的输出特性负载电流iL不可过大，否则输出高电平会降低图2-13 输出高电平时的输出特性 （a）电路 （b）特性曲线拉电流负载Date21图2-14 输出低电平时的输出特性 （a）电路 （b）特性曲线(2) 输出低电平时的输出特性负载电流iL不可过大，否则输出低电平会升高一般灌电流在20 mA以下时，电路可以正常工作典型TTL门电路的灌电流负载为12.8 mA 灌电流负载Date22TTL反相器的其它参数 1. 平均传输延迟时间tpd 平均传输延迟时间tpd表征了门电路的开关速度 tpd = （tpLH +tpHL）/2 图2-15 TTL反相器的平均延迟时间 Date232． TTL门电路主要参数的典型数据表2-5 74系列TTL门电路主要参数的典型数据参 数 名 称典 型 数 据导通电源电流 ICCL ≤10 mA截止电源电流 ICCH ≤5 mA输出高电平 UOH ≥3 V输出低电平 UOL ≤0.35 V输入短路电流 IIS ≤2.2 mA输入漏电流 IIH ≤70μA开门电平 UON ≤1.8 V关门电平 UOFF ≥0.8 V平均传输时间 tpd ≤30 nsDate24。