3.4 TTL门电路

3.4 TTL门电路

1. 双极性三极管的开关特性（静态）

在数字电路中，三极管作为开关元件，主要工作在饱和和截止两种开关状态，放大区只是极短暂的过渡状态。

2. 三极管的开关时间（动态特性）

(1) 开启时间ton ：三极管从截止到饱和所需的时间。

ton = td +tr

td ：延迟时间 tr ：上升时间

(2) 关闭时间toff ：三极管从饱和到截止所需的时间。

toff = ts +tf

ts ：存储时间（几个参数中最长的；饱和越深越长）

tf ：下降时间

toff > ton 。　

开关时间一般在纳秒数量级。高频应用时需考虑。

3. TTL反相器（Transistor-Transistor Logic）

?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。

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 iB2

IIH很小，约为10μA左右。

?输入负载特性

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。

(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。