反相器

组成结构

    典型TTL与非门电路电路组成

    输入级——晶体管T1和电阻Rb1构成。

    中间级——晶体管T2和电阻Rc2、Re2构成。

    输出级——晶体管T3、T4、D和电阻Rc4构成，推拉式结构，在正常工作时，T4和T3总是一个截止，另一个饱和。

    工作原理

    当输入Vi=3.6V(高电平)

    Vb1=3.6+0.7=4.3V 足以使T1(bc结)T2(be结)T3 (be结)同时导通, 一但导通Vb1=0.7+0.7+0.7=2.1V(固定值),此时V1发射结必截止(倒置放大状态)。

    Vc2=Vces+Vbe2=0.2+0.7=0.9V 不足以T3和D同时导通,T4和D均截止。

    V0=0.2V (低电平)

    当输入Vi=0.2V(低电平)

    Vb1=0.2+0.7=0.9V不 足以使T1(bc结)T2(be结)T3 (be结)同时导通,

    T2 T3均截止, 同时Vcc---Rc2----T4---D---负载形成通路,

    T4和D均导通。

    V0=Vcc-VRc2(可略)-Vbe4-VD=5-0.7-0.7 =3.6(高电平)

    结论:输入高,输出低;输入低,输出高(非逻辑)

    主要特点

    ·TTL优势：

    ·1、工作速度快 ·2、带负载能力强 ·3、传输特性好

    TTL反相器的电压传输特性

    电压传输特性是指输出电压跟随输入电压变化的关系曲线，即UO=f(uI)函数关系。如图2.3.2所示曲线大致分为四段：

    AB段(截止区)：当UI≤0.6V时，T1工作在深饱和状态，Uces1<0.1V，Vbe2<0.7V，故T2、 T3截止，D、T4均导通， 输出高电平UOH=3.6V。

    TTL反相器的电压传输特性 BC段(线性区)：当0.6V≤UI<1.3V时，0.7V≤Vb2<1.4V，T2开始导通，T3尚未导通。此时T2处于放大状态，其集电极电压Vc2随着UI的增加而下降，使输出电压UO也下降 。CD段(转折区)：1.3V≤UI<1.4V，当UI略大于1.3V时， T2 T3均导通， T3进入饱和状态，输出电压UO迅速下降。

    DE段(饱和区)：当UI≥1.4V时，随着UI增加 T1进入倒置工作状态，D截止，T4截止，T2、T3饱和，因而输出低电平UOL=0.3V。

CMOS

    电路结构

    CMOS反相器电路如图2.7-1(a) (b)所示它由两个增强型MOS场效应管组成，其中V1为NMOS管，称驱动管，V2为PMOS管，称负载管。 NMOS管的栅源开启电压UTN为正值，PMOS管的栅源开启电压是负值，其数值范围在2~5V之间。为了使电路能正常工作，要求电源电压UDD>(UTN+|UTP|)。UDD可在3~18V之间工作，其适用范围较宽。

    工作原理

    (1)当UI=UIL=0V时，UGS1=0，因此V1管截止，而此时|UGS2|>

    |UTP|，所以V2导通，且导通内阻很低，所以UO=UOH≈UDD， 即输出为高电平.

    (2)当UI=UIH=UDD时，UGS1=UDD>UTN，V1导通，而UGS2=0<|UTP|，因此V2截止。此时UO=UOL≈0，即输出为低电平。 可见，CMOS反相器实现了逻辑非的功能.

    CMOS反相器的主要特性?

    CMOS反相器的电压传输特性如图2.7-2所示。

    CMOS 反相器的电流传输特性2.7-3图 2.7-2 CMOS反相器的电压传输特性

    在AB段由于V1截止，阻抗很高，所以流过V1和V2的漏电流几乎为0。 在CD段V2截止，阻抗很高，所以流过V1和V2的漏电流也几乎为0。只有在BC段，V1和V2均导通时才有电流iD流过V1和V2，并且在UI=1/2UDD附近，iD。