TTL反相器

基本电路

　　下图就是一个TTL反相器的基本电路。

　　该电路由三部分组成：

　　由三极管T1组成电路的输入级；

　　由T3、T4和二极管D组成输出级；

　　由T2组成的中间级作为输出级的驱动电路，将T2的单端输入信号vI2转换为互补的双端输出信号vI3和vI4，以驱动T3 和T4。

原理

　　这里主要分析TTL反相器的逻辑关系,并估算电路中有关各点的电压，以得到简单的定量概念。

　　（1）当输入为高电平，如vI＝3.6V时，电源VCC通过Rbl和T1的集电结向T2、T3提供基极电流，使T2、T3饱和，输出为低电平，如 vO＝0.2V。此时 VB1＝VBC1＋VBE2＋VBE3＝（0.7＋0.7＋0.7）V＝2.1V

　　T1的发射结处于反向偏置 ，而集电结处于正向偏置。所以T1处于发射结和集电结倒置使用的放大状态。由于T2和T3饱和，输出 VC3 ＝0.2V，同时可估算出VC2的值：VC2＝VCE2＋VB3＝（0.2＋0.7）V＝0.9V

　　此时，VB4＝VC2＝0.9V。作用于T4的发射结和二极管D的串联支路的电压为VC2－Vo＝（0.9－0.2）V＝0.7V，显然，T4和D均截止，实现了反相器的逻辑关系：输入为高电平时，输出为低电平。

　　（2）当输入为低电平且电压为0.2V时，T1的发射结导通，其基极电压等于输入低电压加上发射结正向压降，即：VB1＝（0.2＋0.7）V＝0.9V

　　此时VB1作用于T1的集电结和T2、T3的发射结上，所以T2、T3都截止，输出为高电平。

　　由于T2截止，VCC通过RC2向T4提供基极电流，致使T4和D导通，其电流流入负载。

　　输出电压为vO＝Vcc－VBE4－VD＝（5－0.7－0.7）V＝3.6V

　　同样也实现了反相器的逻辑关系：输入为低电平时，输出为高电平。

主要参数

　　(1) 输出高电平UOH ：典型值为3V。

　　(2) 输出低电平UOL：典型值为0.3V。

　　(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，允许的输入低电平的数值，称为关门电平UOFF。

　　(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。