TTL與非門電路分析

　　TTL與非門（TTL推挽式與非門）是TTL集成邏輯門的一種，主要由三極管和二極管構成。如圖（a）所示，它由輸入級，中間級，輸出級三部分組成。TTL與非門的優點在於輸出阻抗低，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於0.8V為低電平，大於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V_BE>0.7V時，稱發射結施加正偏電壓，三極管導通；當V_BE<0.7V時，稱發射結施加反偏電壓，三極管截止。

　　　　　　♦　　當V_BC>0.4V時,稱集電結施加正偏電壓；當V_BC<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：I_e=I_b+I_c。

　　　　　　♦　　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•I_b。β為電流放大倍數，一般介於50~200之間。該電流關系用流控電流源等效表示，I_c與集電極所加電壓大小無關，僅隨I_b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V_CE<0.3V（V_BC=V_B- V_C= V_E+0.7-V_C>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，發射極相當於原來的集電極，集電極相當於原來的發射極，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輸入電壓小於0.7V)時，由於T₁基極通過R₁接電源，故T₁導通（假設T₁截止，電路開路，V_B1=5V，發射極存在正偏電壓，則T₁導通），由於導通壓降為0.7V，所以基極

　　　　　　　　電位被鉗在V_B1<1.5V（低電平+導通壓降）。假設T₂截止，所以T₁集電極端至T₂基極間等效於開路，使得V_B2<0.8V(發射極的電位)。

 

　　　　　　　　T₃如果要導通，則T₂也要同時導通，並且V_B2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V_B2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，此時由於T₂與T₃導通（假設未導通，T₁集電極端至T₂基極間開路，V_B2等於A,B輸入的高電平，大於導通壓降1.4V，因此導通），使得V_B1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便處於倒置區。

 

　　　　　　　　再來分析T₁的集電極（現在充當了發射極的功能）電流，由於倒置，電流公式變為：I_c=I_b+I_e>I_b。I_b=(5-V_B1)/4k=3.9/4k≈1mA。所以T₂基極電流約為1mA，假設T₂處於放大區，那么集電結電流等於βI_b，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，這個電流值遠小於50mA，根據之前的介紹，可知T₂處於飽和區，這樣的話，CE壓降小於0.3V，V_B4達

　　　　　　　　不到1.4V，T₄與二極管D都截止。

 

　　　　　　　　同T₃的分析，T₄也處於飽和狀態，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！