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詳細分析TTL與非門電路各部分功能

2020年08月08日 10:27 ? 次閱讀

TTL與非門(TTL推挽式與非門)是TTL集成邏輯門的一種,主要由三極管二極管構成。如圖(a)所示,它由輸入級,中間級,輸出級三部分組成。TTL與非門的優點在于輸出阻抗低,帶負載能力強,工作速度快。下面我們詳細分析電路各部分功能。

規定輸入輸出電位小于0.8V為低電平,大于2V為高電平。電路三極管為NPN型,NPN型三極管(T1為多發射極NPN三極管)構造如圖(b)所示,一般三極管有以下特性:

?  當VBE》0.7V時,稱發射結施加正偏電壓,三極管導通;當VBE《0.7V時,稱發射結施加反偏電壓,三極管截止。

?  當VBC》0.4V時,稱集電結施加正偏電壓;當VBC《0.4V時,稱集電結施加反偏電壓。

?  三極管導通時,BE間壓降為正偏電壓0.7V,且電路滿足電流關系:Ie=Ib+Ic。

?  三極管有四種工作狀態:

1、放大區:發射結施加正偏電壓,集電結施加反偏電壓。此時滿足電流關系: Ic=β?Ib。β為電流放大倍數,一般介于50~200之間。該電流關系用流控電流源等效表示,Ic與集電極所加電壓大小無關,僅隨Ib微小變化而顯著變化。

2、飽和區:發射結施加正偏電壓,集電結施加正偏電壓。此時VCE《0.3V(VBC=VB- VC= VE+0.7-VC》0.4V)。電流關系為Ic《β?Ib,可以理解為滑動變阻器阻值到達最小值,然而也無法使Ic=β?Ib。

3、截止區:發射結與集電極都施加反偏電壓,三極管截止,集電極與發射極之間等效為開路。

4、倒置區:發射結施加反偏電壓,集電結施加正偏電壓。此時三極管倒置,發射極相當于原來的集電極,集電極相當于原來的發射極,它也有自己的放大,飽和,截止狀態。

下面開始切入正題:

一、當A,B至少有一個為低電平(發射極e輸入電壓小于0.7V)時,由于T1基極通過R1接電源,故T1導通(假設T1截止,電路開路,VB1=5V,發射極存在正偏電壓,則T1導通),由于導通壓降為0.7V,所以基極

電位被鉗在VB1《1.5V(低電平+導通壓降)。假設T2截止,所以T1集電極端至T2基極間等效于開路,使得VB2《0.8V(發射極的電位)。

T3如果要導通,則T2也要同時導通,并且VB2應該至少要1.4V(兩個三極管串聯導通壓降),這與之前分析出的VB2矛盾,因此,T2與T3都截止。

T2截止后,T2集電極與電源間為開路,T4基極通過R2接電源,故T4導通(導通分析同T1),壓降為1.4V(三極管壓降+二極管壓降),而T3截止,地沒有接入,因此Y≈5-1.4=3.6V,為高電平。

二、當A,B都為高電平時,假設此時發射結電壓正偏,此時由于T2與T3導通(假設未導通,T1集電極端至T2基極間開路,VB2等于A,B輸入的高電平,大于導通壓降1.4V,因此導通),使得VB1鉗在2.1V(0.7V?3)。

這樣的話,發射結的電壓就反偏了。但是集電結仍是正偏。所以當輸入高電平時,T1便處于倒置區。

再來分析T1的集電極(現在充當了發射極的功能)電流,由于倒置,電流公式變為:Ic=Ib+Ie》Ib。Ib=(5-VB1)/4k=3.9/4k≈1mA。所以T2基極電流約為1mA,假設T2處于放大區,那么集電結電流等于βIb,理論上至

少應該有50mA吧,但實際上,通過粗略計算(暫不考慮T4所在之路的分流與T2的CE壓降),5/1.6k≈3mA,這個電流值遠小于50mA,根據之前的介紹,可知T2處于飽和區,這樣的話,CE壓降小于0.3V,VB4達

不到1.4V,T4與二極管D都截止。

同T3的分析,T4也處于飽和狀態,則Y=0.3V(CE飽和壓降),為低電平。

以上分析是參考一些資料后的個人理解,有錯誤之處請諒解!

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