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                            TTL電路的基本結構、工作原理及特性分析-KIA MOS管

                            信息來源:本站 日期:2021-10-20 

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                            TTL電路的基本結構、工作原理及特性分析-KIA MOS管


                            TTL電路基本結構

                            TTL信號是數字信號.CMOS傳輸門(Transmission Gate)是一種既可以傳送數字信號又可以傳輸模擬信號的可控開關電路。


                            按照集成度的高低,將集成電路分為小規模集成電路、中規模集成電路、大規模集成電路、超大規模集成電路。


                            根據制造工藝的不同,集成電路又分為雙極型和單極型兩大類。TTL門電路是目前雙極型數字集成電路中用的多的一種。


                            TTL門電路中用的  普遍的是與非門電路,下面以TTL與非門為例,介紹TTL電路的基本結構、工作原理和特性。


                            (1)TTL與非門的基本結構


                            TTL電路

                            圖1是TTL與非門的電路結構。


                            可以看出,TTL與非門電路基本結構由3部分構成:輸入級、中間級和輸出級。因為電路的輸入端和輸出端都是三極管結構,所以稱這種結構的電路為三極管---三極管邏輯電路。


                            輸入級:輸入級是一個與門電路結構。T1是多發射極晶體管,可以把它的集電結看成一個二極管,把發射結(三個發射結)看成是與前者背靠背的3個二極管,如圖2所示。由此看出,輸入級就是一個與門電路:Y=A·B·C。


                            TTL電路

                            (a)多發射極晶體管(b)多發射極晶體管的等效二級管電路

                            圖2 多發射極晶體管的等效電路


                            中間級:由三極管T2和電阻RC1、RE2組成。在電路的開通過程中利用T2的放大作用,為輸出管T3提供較大的基極電流,加速了輸出管的導通。所以,中間級的作用是提高輸出管的開通速度,改善電路的性能。


                            輸出級:由三極管T3、T4、二極管D和電阻RC4組成。如圖3所示,圖3(a)是前面講過的三極管非門電路,圖3(b)是TTL與非門電路中的輸出級。


                            從圖中可以看出,輸出級由三極管T3實現邏輯非的運算。但在輸出級電路中用三極管T4、二極管D和RC4組成的有源負載替代了三極管非門電路中的RC,目的是使輸出級具有較強的負載能力。


                            TTL電路

                            圖3 晶體管非門電路與TTL與非門輸出級


                            TTL電路工作原理

                            在下面的分析中假設輸入高、低電平分別為3.6V和0.3V,PN結導通壓降為0.7V。


                            ①輸入全為高電平3.6V(邏輯1)

                            如果不考慮T2的存在,則應有UB1=UA+0.7=4.3V。顯然,在存在T2和T3的情況下,T2和T3的發射結必然同時導通。


                            而一旦T2和T3導通之后,UB1便被鉗在了2.1V(UB1=0.7×3=2.1V),所以T1的發射結反偏,而集電結正偏,稱為倒置放大工作狀態。


                            由于電源通過RB1和T1的集電結向T2提供足夠的基極電位,使T2飽和,T2的發射極電流在RE2上產生的壓降又為T3提供足夠的基極電位,使T3也飽和,所以輸出端的電位為UY=UCES=0.3V, UCES為T3飽和壓降。


                            可見實現了與非門的邏輯功能之一:輸入全為高電平時,輸出為低電平。


                            ②輸入低電平0.3V(邏輯0)

                            當輸入端中有一個或幾個為低電平0.3V(邏輯0)時,T1的基極與發射級之間處于正向偏置,該發射結導通,T1的基極電位被鉗位到UB1=0.3+0.7=1V。


                            T2和T3都截止。由于T2截止,由工作電源VCC流過RC2的電流僅為T4的基極電流,這個電流較小,在RC2上產生的壓降也小,可以忽略,所以UB4≈VCC=5v,使T4和D導通,則有:UY=VCC-UBE4-UD=5-0.7-0.7=3.6V。


                            可見實現了與非門的邏輯功能的另一方面:輸入有低電平時,輸出為高電平。


                            綜合上述兩種情況,該電路滿足與非的邏輯功能,是一個與非門。




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