第1章数字电路基础知识-TTL反相器的工作原理.
ttl电路原理
ttl电路原理在数字电子技术中，TTL（Transistor-Transistor Logic）电路是一种常见的逻辑门电路。
它由晶体管和电阻器构成，是数字电子技术中最基本的逻辑门电路之一。
TTL电路原理是数字电子技术的基础知识，掌握了TTL电路原理，可以更好地理解数字电子技术的工作原理和应用。
TTL电路采用双极型晶体管作为放大器，电路中的晶体管是基本的工作元件。
TTL电路的输入和输出信号都是电压信号，输入信号作用在输入端，经过电路的放大和处理后，在输出端产生相应的输出信号。
TTL电路的输入和输出信号只有两种状态，高电平和低电平，分别对应于逻辑1和逻辑0。
TTL电路通过控制输入端的电压信号，实现对输出端的逻辑信号的控制和处理。
TTL电路的原理可以分为两个方面来理解，输入端的信号处理和输出端的信号产生。
在输入端，TTL电路采用双极型晶体管来放大和处理输入信号，当输入端的电压信号满足一定条件时，晶体管将会导通或截止，从而产生相应的输出信号。
在输出端，TTL电路通过晶体管的导通和截止状态，实现对输出端信号的控制。
当输入端的电压信号发生变化时，输出端的信号也会相应地发生变化。
TTL电路原理的核心是晶体管的工作原理和逻辑门电路的实现。
晶体管是TTL电路中最基本的元件，它通过控制输入端的电压信号，实现对输出端的逻辑信号的控制。
逻辑门电路是由晶体管和电阻器构成的，它可以实现与门、或门、非门等逻辑运算。
通过逻辑门电路的组合和连接，可以实现复杂的数字逻辑运算和控制功能。
总之，TTL电路原理是数字电子技术中的基础知识，它通过晶体管和逻辑门电路的实现，实现对输入信号的处理和输出信号的产生。
掌握了TTL电路原理，可以更好地理解数字电子技术的工作原理和应用，为后续的学习和应用打下坚实的基础。
希望通过本文的介绍，读者可以对TTL电路原理有一个更加深入的理解，为进一步学习和应用数字电子技术打下坚实的基础。
TTL反相器的工作原理
TTL反相器的工作原理
TTL反相器是数字逻辑电路中常用的一种元件，用来反转输入信号的
逻辑状态，即将输入的高电平信号变为低电平，低电平信号变为高电平。
TTL反相器的工作原理比较简单，主要依靠晶体管的工作状态来实现信号
的反转。
当输入信号为低电平时，NPN型晶体管的基极电压低于发射极电压，
从而导通，将输出信号拉低；而PNP型晶体管的基极电压高于发射极电压，处于截止状态，输出信号变为高电平。
当输入信号为高电平时，NPN型晶体管的基极电压高于发射极电压，
处于截止状态，输出信号变为高电平；而PNP型晶体管的基极电压低于发
射极电压，导通，输出信号拉低。
总的来说，TTL反相器利用晶体管的导通和截止状态，实现了输入信
号的反转，从而输出一个与输入信号逻辑相反的信号。
需要注意的是，TTL反相器在实际应用中，需要注意输入输出电平的
匹配，以免信号失真或产生干扰。
同时，需要注意控制输入信号的变化速度，以确保输出信号的正确性。
在设计电路时，也需要考虑晶体管的参数
和工作点，以确保反相器的正常工作。
总的来说，TTL反相器具有简单、实用的工作原理，可以实现高效的
信号反转功能，是数字逻辑电路中常用的元件之一。
ttl电路原理
ttl电路原理TTL电路原理。
TTL（Transistor-Transistor Logic）电路是一种常见的数字电路，它采用晶体管和二极管作为主要的元件，用于实现逻辑功能。
TTL电路广泛应用于数字系统中，例如计算机、通信设备、工业控制系统等。
本文将介绍TTL电路的基本原理、特点和应用。
TTL电路采用双极型晶体管作为放大器，由于其高速、低功耗和稳定的特点，因此在数字电路中得到了广泛的应用。
TTL电路的逻辑门包括与门、或门、非门等，它们可以实现各种逻辑功能。
TTL电路的输入电压范围为0~0.8V，表示逻辑低电平；输入电压范围为2~5V，表示逻辑高电平。
TTL电路的输出电压范围为0~0.4V，表示逻辑低电平；输出电压范围为2.4~5V，表示逻辑高电平。
TTL电路具有高速的特点，其响应速度快，能够实现高频率的工作。
此外，TTL电路的功耗较低，适合于大规模集成电路的应用。
TTL电路还具有良好的抗干扰能力，能够在复杂的电磁环境中稳定工作。
由于这些优点，TTL电路被广泛应用于数字系统中。
TTL电路在计算机系统中扮演着重要的角色，它被用于实现各种逻辑功能，例如数据处理、控制信号的生成和译码等。
此外，TTL电路还被应用于通信设备中，用于信号的处理和传输。
工业控制系统中也大量采用了TTL电路，用于控制和监测各种设备和工艺过程。
总之，TTL电路在数字系统中起着不可替代的作用。
总结一下，TTL电路是一种常见的数字电路，它采用晶体管和二极管作为主要的元件，具有高速、低功耗和稳定的特点。
TTL电路的逻辑门包括与门、或门、非门等，能够实现各种逻辑功能。
TTL电路在计算机系统、通信设备、工业控制系统等领域得到了广泛的应用。
希望本文能够帮助大家更好地理解TTL电路的原理和应用。
《数字电子线路》课程标准
《数字电子线路》课程标准课程名称：数字电子线路适用专业：电气技术应用专业一、课程性质本课程是机电类专业的一门实践性很强的课程，通过本课程的学习，使学生熟悉数字电路的基础理论知识，理解基本数字逻辑电路的工作原理，掌握数字逻辑电路的基本分析和机电类专业的一门实践性很强的课程，通过本课程的学习，使学生熟悉数字电路的基础理论知识，理解基本数字逻辑电路的工作原理，掌握数字逻辑电路的基本分析。
能考维修电工职业资格证书。
二、课程设计思路本课程的课程标准在制定过程中严格把握学生学习该课程的基本标准，所以在研制前期要充分对学生的基础、起点，应用型中职技校人才的培养要求和培养目标等进行调研、分析，经过校内外专家（包括本校任课教师、兄弟院校教学同行、企业相关人士等）进行探讨分析，确定应用性中职技校人才对本课程的掌握和学习的最低标准或基本标准，然后在本专业实施，对存在的问题或标准的高低等进行修订、改进。
三、课程培养目标（一）总体目标通过任务驱动教学，动手能力的提高，只有通过实践性教学活动才能实现，理论和实践相互结合进而提高其现场解决实际问题的能力，培养今后从事维修电工一线岗位的职业综合能力和职业综合素质，实现职业能力目标。
（二）具体目标1．知识目标（1）能正确并熟练使用常用电工工具、电工仪器仪表；（2）掌握常用电子元器件的认识与检测方法；（3）掌握焊接技能及其工艺要求；（4）掌握电子产品正确装配的基本技能及电子产品装配过程中分析和解决实际问题的一般方法；2．能力目标（1）培养学生初步了解研究电子技术问题的思想方法，具有一定解决实际问题的能力；（2）培养学生动手实践能力和创新能力；（3）培养学生自主获取知识的能力，独立分析问题和解决问题的能力。
3．素质目标（1）培养学生具备辩证思维的能力；（2）培养学生在学习过程中养成求真务实、认真细致的工作态度，爱岗敬业、吃苦耐劳的职业道德。
（3）能在模拟电子线路的学习中，学会交流和协调同学、师生间的关系，能与他人进行团结协作，共同解决问题。
ttl反相器工作原理
2.3 TTL反相器
放映
2.3.1 TTL反相器的工作原理
2.3.2 TTL反相器的电压传输特性及参数 2.3.3 TTL反相器的输入特性和输出特性
2.3.4 TTL反相器的其它参数
26.04.2020
A
1
复习
什么是高电平？什么是低电平？ 什么是状态赋值？ 什么是正逻辑？什么是负逻辑？ 二极管与门、或门有何优点和缺点？
A
14
26.04.2020
UIL UNL UOFFA UON UNH UIH
15
① 低电平噪声容限（低电平正向干扰范围） UNL=UOFF-UIL
UIL为电路输入低电平的典型值（0.3V） 若UOFF=0.8V，则有 UNL=0.8-0.3=0.5 (V)
② 高电平噪声容限（高电平负向干扰范围） UNH = UIH - UON
uB1=0.7V×3=2.1V， VT2和VT4饱和， 输出为低电平uO=0.3V。
2.1V 3.6V
26.04.2020
A
0.3V
8
（2） 当输入低电平时， uI=0.3V，
VT1发射结导通， uB1=0.3V+0.7V=1V，
VT2和VT4均截止， VT3和VD导通。 输出高电平
1V 0.3V
RI 不大不小时，工作在线性区或转折区。
26.04.2020
A
21
(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。
A
13
(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。
数字电路基本知识
＋
ui=UIL<0.5V
uo=+VCC
－
e
－
饱和状态
+VCC
＋
Rb b c Rc ＋＋
＋
ui=UIHiB≥I0B.7SV －
－ e
uo=0.3V －0.3V －
3.场效应管的开关特性
+VDD RD
D uo G
ui
S
iD(mA)
iD(mA)
uGS=10V 8V 6V 4V 2V
工作原理电路
0 UT uGS(V) 0
uDS(V)
转移特性曲线 输出特性曲线
截止状态 G
ui<UT
+VDD RD
D uo=+VDD
S
导通状态 RD
G
ui>UT
+VDD
D uo≈0
S
知识积累
1. 逻辑门电路的类型
1） 分立逻辑门电路
逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的 电子电路。简称门电路。
基本和常用门电路有与门、或门、非门（反相 器）、与非门、或非门、与或非门和异或门等。
TTL与非门的逻辑功能
第一段：
AA:: 11 00 00 BB:: 00 11 00
B1 0
A A: 1 0 0 C1
B B: 0 1 VT01 0
1 × VT2
VT4
√ √ VD3
Z
1 VT5 ×
第二段：
A: A1 : 10 0 B: B0: 11 0
0 VT4
VT4
×
A B
AB1 A:C11 B B: 0
B1 1
模块一 数字电路基本知识
❖课题二 逻辑门电路的应用 ❖任务 声音响度显示电路的设计
TTL
(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Rp 的最大值称为关门电阻。 典型的TTL门电路ROFF≈ 0.7kΩ。 (2电典) 平型开的的门T条电T件L阻门下R电，ON路所—R允—O许N在≈R保2P k的证Ω最门。小电值路称输为出开为门额电定阻低。
• 数字电路中要求输入负载电阻RP ≥ RON或RP ≤ ROFF ， 否则输入信号将不在高低电平范围内。
TTL反相器的电路结构
TTL反相器的工作原理
• 当uI=VIL时，T1导
通，T2和T5均截止，
T4导通。uO =VOH • 当uI=VIH时，T1倒
置，T2和T5均导通，
T4截止。uO =VOL
TTL门的电压传输特性
AB段 ： 截 止 区VI 0.6V , VB1 1.3V T1导 通 ，T2 ,T5截 止 ，T4导 通 VOH VCC VR2 VBE4 VD2 3.4V BC段 ： 线 性 区0.7V VI 1.3V T2导 通 且 工 作 在 放 大,区T5截 止 ，T4导 通 ，VI VO
Y1、Y2有 一 个 低Y即 为 低 ， 只 有 两 者 同，高Y才 为 高 Y Y1Y2 AB CD AB CD
OC门实现电平转换
当T5饱和，输出低电平 UOL＝0.3V； 当T5截止，由外接电源E 通过外接上拉电阻提供 高电平UOH＝E。
OC门外接负载电阻RL的计算
• 74系列门电路规定：高电平输出时，最大 负载电流不能超过0.4mA。
• 低电平输出特性
• iL—灌电流，实际方向和参考方向相同 • 低电平输出时，输出级T5饱和导通，T4截
止，饱和导通的等效电阻很小，故负载电 流iL增加时输出电压VOL仅稍有升高，两者 基本呈线性关系
ttl反相器工作原理
UOFF UON
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，允许的最大
输入低电平的数值，称为关门电平UOFF。
19.04.2021
13
(5) 阈值电压UTHБайду номын сангаас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。
16
2.3.3 TTL反相器的输入特性和输出特性
1. 输入伏安特性 输入电压和输入电流之间的关系曲线。
图2-11 TTL反相器的输入伏安特性
19.04.2021 （a）测试电路 （b）输入伏安特性曲线
17
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
UIL为电路输入低电平的典型值（0.3V） 若UOFF=0.8V，则有 UNL=0.8-0.3=0.5 (V)
② 高电平噪声容限（高电平负向干扰范围） UNH = UIH - UON
UIH为电路输入高电平的典型值（3V） 若UON=1.8V，则有 UNH = 3-1.8 =1.2 (V)
19.04.2021
19.04.2021
20
ROFF
RON RI→ ∞悬空时？
RI 较小时，关门，输出高电平；
RI 较大时，开门，输出低电平； RI 不大不小时，工作在线性区或转折区。
19.04.2021
21
(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。
ttl反相器工作原理(课堂PPT)
UOFF UON
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，允许的最大
输入低电平的数值，称为关门电平UOFF。
19.06.2020
13
(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。
图2-12 输入负载特性曲线
（a）测试电路 （b）输入负载特性曲线
19.06.2020
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虚框内为TTL反相器的部分内部电路
在一定范围内，
uI随RI的增大而升 高。但当输入电压
uI达到1.4V以后， uB1 = 2.1V，RI增大， 由于uB1不变，故uI = 1.4V也不变。这 时VT2和VT4饱和导 通，输出为低电平。
19.06.2020
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ20
ROFF
RON RI→ ∞悬空时？
RI 较小时，关门，输出高电平；
RI 较大时，开门，输出低电平； RI 不大不小时，工作在线性区或转折区。
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21
(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。
(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。
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19.06.2020
UIL UNL UOFF UON UNH UIH
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① 低电平噪声容限（低电平正向干扰范围） UNL=UOFF-UIL
TTL反相器原理
2019/1/16
18
ROFF
RON
RI 较小时，关门，输出高电平； RI 较大时，开门，输出低电平； RI 不大不小时，工作在线性区或转折区。
2019/1/16 19
(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 ≤
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。
2019/1/16 11
(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。
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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。
反相器原理
反相器原理
反相器是一种基本的电子电路，用于将输入信号的电平反转。
它主要由一个晶体管或运放构成。
当输入电压为高电平时，晶体管导通，输出电压为低电平；而当输入电压为低电平时，晶体管截止，输出电压为高电平。
因此，晶体管的导通与否决定了输出信号的电平。
反相器的工作原理可以通过以下步骤解释：
1. 当输入信号为逻辑高电平时，晶体管处于饱和状态，基极与发射极之间的电压为零。
因此，没有电流通过负载电阻，输出电压为低电平。
2. 当输入信号为逻辑低电平时，晶体管处于截止状态，基极与发射极之间的电压为正向电压。
这会使电流经过负载电阻，输出电压为高电平。
通过这种方式，输入信号的电平被反转，并且输出相反的电平。
这对于许多电子应用非常有用，例如逻辑门电路和信号处理电路。
需要注意的是，反相器的输出电压与输入电压之间的关系不是线性的。
输出电压的幅度取决于电源电压和负载电阻的选择，以及晶体管的特性参数。
因此，在设计反相器电路时，需要考虑这些因素以获得所需的输出电平。
详解TTL电路
详解TTL门电路一、什么是TTL门电路TTL是一种集成电路，通过使用双极性晶体管组合来做到具有驱动能力的逻辑输出。
TTL最重要的特性是门的输入在未连接时将为逻辑高电平。
在硬件电路中，会用到逻辑门这样的数字器件，对于这样的数字器件，从内部工艺结构来份的话主要有两个大的分支：一个是晶体管构成的，另一个是场效应管构成的。
而晶体管构成的门电路，被称为TTL门电路。
二、TTL电路工作原理TTL门电路也分很多种，比如说非门、与非门、或非门、与或非门以及OC输出的与非门。
虽然种类多，但是基本的工作原理都是类似的。
以常用的与非门电路为例对其工作原理进行介绍。
图1非门的TTL电路从图1中可以看出非门电路是由Q1输入级、Q2中间级以及Q3、Q4输出级组成。
1、输入级：Q1从结构上把它看成由二极管构成的，两个二极管的P结背靠背，N结分别连接输入和Q2的基极。
2、中间级：由三极管Q2和电阻R2、R4组成。
在电路的开通过程中利用Q2的放大作用，为输出管Q3和Q4提供较大的基极电流，加速了输出管的导通。
所以，中间级的作用是提高输出管的开通速度，改善电路的性能。
3、输出级：由三极管Q3、Q4、二极管D1和电阻R3组成。
从图中可以看出，输出级由三极管Q4实现逻辑非的运算。
但在输出级电路中用三极管Q3、二极管D1和R3组成的有源负载来使输出级具有较强的负载能力。
其中D1可以起到三极管be反向击穿的保护作用。
工作原理：1、当输入端Input为逻辑低电平时，电流流经R1至Input，Q1晶体管导通，此时Vb(Q2)的电压小于Vbe导通电压0.7V，Q2晶体管截止。
此时由于R2与R4的存在，使Q3导通、Q4截止，在Out上输出高电平。
由图1中输出结构可知，此时输出高电平电压将为：Vout=Vcc−Vce−V D1≈Vcc-1V。
2、当输入端Input为逻辑高电平时，Q1晶体管截止，此时电流流经R1和Q1的PN结，流向Q2的基极，Q2晶体管导通。
TTL反相器
TTL 反相器 1.电路T 1、R 1、D 1组成输入级，T 2、R 2、 R 3组成中间级，T 4、D 2、T 5、R 4组成输出级。
A 为输入，Y 为输出。
设电源电压V CC＝5V，输入信号的高、低电平分别为 V iL=0.2v,V iH=3.4v ,三极管的开启电压为0.7V 。
2.工作原理当V I=V IL 时，T 1导通，导通后T 1的集电极电压为0.2V 。
因此T 2，T 5管截止，使V C2为高电平,VE2为低电平，从而使T4、D 2导通，输出为高电平V OH.当V I=V IH 时，如果不考虑T 2的存在，则应有显然，在存在T 2和T 5的情况下，T 2和T 5同时导通，则V B1 被钳在2.1V ，T 2导通使V C2为低电平 ，导致T 4、D 2截止、T 5导通，输出变为低电平V OL.为确保T 5饱和导通T 4可靠截止，在T 4的发射极下串进二极管D 2。
D 1是输入端钳位二极管，它可以防止输入电压为负时T 1的发射极电流过大，起到保护作用。
D 1允许通过的最大电流约为20mA 。
由于T 2集电极输出的电压信号和发射极输出的电压信号变化方向相反，所以把这一级也叫做倒相级。
输出级在稳定状态下T 4和T 5总是一个导通而另一个截止，这就有效地降低了输出级的静态功耗并提高了驱动负载的能力。
通常把这种形式的电路称为推拉式（push pull) 输出电路反相器输出电压V O 随输入电压V I 的变化，称为电路的电压传输特性，其曲线为反相器的电压传输特性曲线。
3.电压传输特性曲线的AB 段，因为 V I<0.7V 所以，T 2和 T 5截止而T4 、D 2导通，故输出为高电平。
这一段称为特性曲线的截止区BC 段，由于V I>=0.7V 但低于1.4V ，所以T 2导通而T 5依旧截止。
这时T 2工作在放大区，随着VI 的升高， T 5开始导通,V C2,V O 线性地下降。
数电00002
VC2 -VO =(0.9 - 0.2)V=0.7V，则T4及D均截止
输入为高电平，输出为低电平 。
Vcc(5V)
② vI=0.2V，即输入为低电平时
VB1= (0.2+0.7)V=0.9V，
A
T1的e结导通。
+
此时， VB1 同时作用于T1
的c结、T2和T3的e结支路上，
3、 TTL与非门
多发射极三极管在功能
上相当于三个三极管的 A
并联运用。
B
C
采用多发射极管提高工作
速度
b
Vcc(5V)
Rb1 4kΩ
Rc2 1.6kΩ
Rc4 130Ω
T1 T2
Re2 1kΩ
T4 D L
T3
b
eA
eB eC
c
eA
eB eC
c
工作原理
（1）当输入端全接高电平(3.6v)时
T1倒置工作，T2饱和，T4截 A
E— 控制端 E E
（使能端）
（2）工作原 A
理
B
当E=0时 F AB
当E=1时 输出为高阻状态
截止
R1
3k D b1 c1
T1
R2
T3 T2
R5
导通
R3
截止
+5V
R4
高阻态
T4 F
T5
（3）符号及功能表
符号
使能端低 A 电平
&
F
起作用
B
使能端高 电平 起作用
E
符号
A &F B
E
功能表
E 0 F AB
TTL反相器的工作原理及传输特性
TTL反相器的工作原理及传输特性TTL反相器的基本电路 由前面的分析已知，带电阻负载的BJT反相器，其动态性能不理想。
在保持逻辑功能不变的前提下，可以另外增加若干元器以改善其动态性能，如减少由于BJT基区电荷存储效应和负载电容所引起的时延。
这需改变反相器输入电路和输出电路的结构，以形成TTL反相器的基本电路。
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v I2转换为互补的双端输出信号v I3和v I4，以驱动T3和T4。
1.TTL反相器的工作原理 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v I＝3.6V时，电源V CC通过R bl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 v O＝0.2V。
此时 V B1＝V BC1＋V BE2＋V BE3＝（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 V C3 ＝0.2V，同时可估算出V C2的值：V C2＝V CE2＋V B3＝（0.2＋0.7）V＝0.9V 此时，V B4＝V C2＝0.9V。
作用于T4的发射结和二极管D的串联支路的电压为V C2－V o＝（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：V B1＝（0.2＋0.7）V＝0.9V 此时V B1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，V CC通过R C2向T4提供基极电流，致使T4和D导通，其电流流入负载。
反相器工作原理
反相器工作原理反相器是一种常见的电子电路元件，它可以将输入信号的相位进行180度的反转。
在许多电子设备和电路中，反相器都扮演着重要的角色。
那么，反相器是如何工作的呢？接下来，我们将详细介绍反相器的工作原理。
首先，让我们来了解一下反相器的基本结构。
一个简单的反相器电路由一个晶体管和若干电阻组成。
当输入信号加到晶体管的基极时，晶体管就会根据输入信号的大小和极性，控制电路中的电流流动，从而实现信号的反相。
在反相器电路中，晶体管起着关键的作用。
当输入信号为正电压时，晶体管的极性会使得电路中的电流流向负极，从而输出负电压；反之，当输入信号为负电压时，电路中的电流会流向正极，输出正电压。
这样，就实现了输入信号相位的反转。
除了基本的晶体管反相器外，还有许多其他类型的反相器电路，比如使用运算放大器（Op-Amp）构建的反相器。
Op-Amp反相器电路具有高输入阻抗、低输出阻抗和较大的增益，能够更精确地实现输入信号的反相。
另外，反相器还可以应用于许多领域，比如音频放大器、振荡器、数字信号处理等。
在音频放大器中，反相器可以用来实现音频信号的放大和反相，从而产生清晰的声音效果；在振荡器中，反相器则可以产生稳定的振荡信号；在数字信号处理中，反相器可以用来实现信号的数字化和处理。
总的来说，反相器是一种十分重要的电子元件，它通过晶体管或运算放大器等电路实现输入信号相位的反转。
在实际应用中，反相器可以发挥出许多重要的作用，广泛应用于各种电子设备和电路中。
通过本文的介绍，相信大家对反相器的工作原理有了更深入的了解。
希望本文能够帮助大家更好地理解和应用反相器，为电子电路的设计和应用提供一定的参考价值。
谢谢大家的阅读！。
反相器的工作原理
反相器的工作原理反相器是一种常见的电子电路元件，它可以将输入信号的相位进行180度的反转，并输出。
在很多电子设备中，反相器都扮演着非常重要的角色。
那么，反相器的工作原理是怎样的呢？接下来我们将详细介绍反相器的工作原理。
首先，我们来看一下反相器的基本电路结构。
一个简单的反相器由一个晶体管和若干个电阻组成。
当输入信号加到晶体管的基极时，晶体管就会根据输入信号的大小和极性来控制输出信号的大小和相位。
在反相器中，当输入信号为正电压时，晶体管导通，输出信号为负电压；当输入信号为负电压时，晶体管截止，输出信号为正电压。
这就是反相器的基本工作原理。
其次，我们需要了解反相器的工作特性。
反相器的一个重要特点就是增益大、频率响应宽。
这意味着反相器可以放大输入信号，并且可以处理很宽范围的频率信号。
这使得反相器在很多电子设备中都有着广泛的应用，比如放大器、滤波器、振荡器等。
此外，反相器还可以通过多种方式实现。
除了基本的晶体管和电阻组成的反相器外，还有基于运算放大器、集成电路等构成的反相器。
不同的实现方式在性能和应用方面都有所不同，可以根据具体的需求来选择合适的反相器。
最后，我们需要注意反相器的一些应用注意事项。
在使用反相器时，需要注意输入信号的幅值和频率范围，以确保反相器可以正常工作。
此外，还需要注意输入和输出信号的匹配，避免信号失真和波形畸变。
总的来说，反相器作为一种重要的电子电路元件，其工作原理基于晶体管的导通和截止来实现输入信号相位的反转。
反相器具有增益大、频率响应宽的特点，可以通过多种方式实现，并在很多电子设备中都有着广泛的应用。
在使用反相器时，需要注意输入信号的幅值和频率范围，以及输入和输出信号的匹配。
希望本文能够帮助大家更好地理解反相器的工作原理和应用特性。
ttl门电路知识点总结
ttl门电路知识点总结TTL（Transistor-Transistor Logic）门电路是一种广泛应用于数字逻辑电路中的集成电路技术。
TTL门电路具有高逻辑级别的稳定性和可靠性，因此广泛应用于计算机、通信、仪器仪表和工业控制系统等领域。
本文将从TTL门电路的基本原理、种类、特性和应用等方面对TTL门电路的知识点进行总结。
一、TTL门电路的基本原理TTL门电路是利用晶体管进行数字逻辑运算的电路。
TTL门电路的基本原理是利用晶体管的导通和截止状态来表示逻辑“1”和逻辑“0”，从而实现数字信号的逻辑运算。
TTL门电路的基本结构包括输入端、输出端和晶体管等部分。
输入端接收输入信号，输出端输出逻辑结果信号，晶体管是实现逻辑运算的关键器件。
TTL门电路的工作原理是将输入信号送入晶体管，根据输入信号的不同，使晶体管处于导通或者截止状态，从而得到对应的逻辑输出信号。
二、TTL门电路的种类根据不同的逻辑运算功能，TTL门电路可以分为与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门和三态门等不同的种类。
其中，与门实现逻辑与运算，或门实现逻辑或运算，非门实现逻辑非运算，与非门实现逻辑与非运算，或非门实现逻辑或非运算，异或门实现逻辑异或运算，三态门实现三态输出。
不同种类的TTL门电路可以根据具体的逻辑运算需求进行选择和应用。
三、TTL门电路的特性1. 功耗低：TTL门电路的功耗比较低，适合于大规模集成电路的应用。
2. 响应速度快：TTL门电路的响应速度较快，适合于数字信号的高速处理。
3. 抗干扰能力强：TTL门电路具有较强的抗干扰能力，适合于工业环境中的应用。
4. 输出电平稳定：TTL门电路的输出电平比较稳定，适合于数字逻辑信号的稳定传输和处理。
四、TTL门电路的应用1. 计算机：TTL门电路广泛应用于计算机的CPU、存储器、接口电路等部分。
2. 通信：TTL门电路广泛应用于通信系统中的数字信号处理、传输和接口电路。
3. 仪器仪表：TTL门电路广泛应用于仪器仪表中的数字信号处理和控制电路。
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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。
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3. 输出特性 指输出电压与输出电流之间的关系曲线。 (1) 输出高电平时的输出特性
拉电流负载
图2-13 输出高电平时的输出特性 （a）电路 （b）特性曲线
负载电流iL不可过大，否则输出高电平会降低。
虚框内为TTL反相器的部分内部电路
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ROFF
RON
RI→ ∞悬空时？
RI 较小时，关门，输出高电平； RI 较大时，开门，输出低电平； RI 不大不小时，工作在线性区或转折区。
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(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 ≤
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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。
1. 电路组成
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图2-9
TTL反相器的基本电路
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(1) 输入级
P N N
P
N
N
当输入低电平时， uI=0.3V，发射结正向导 通， uB1=1.0V 当输入高电平时， uI=3.6V，发射结受后级 电路的影响将反向截止。 uB1由后级电路决定。
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(2) 中间级
典型值为3V。
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(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
UOFF UON
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，允许的最大 输入低电平的数值，称为关门电平UOFF。
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2.3.2 TTL反相器的电压传输特性及参数
电压传输特性：输出电压uO与输入电压uI的关 系曲线。 VT4截止，称关门 1. 曲线分析 截止区 线性区
VT4饱和， 称开门
转折区
饱和区
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图2-10 TTL反相器电路的电压传输特性
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2. 结合电压传输特性介绍几个参数 (1) 输出高电平UOH (2) 输出低电平UOL 典型值为0.3V。
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(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。
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UIL
UNL
UOFF
UON
UNH U IH
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① 低电平噪声容限（低电平正向干扰范围）
UNL=UOFF-UIL
UIL为电路输入低电平的典型值（0.3V）
若UOFF=0.8V，则有 UNL=0.8-0.3=0.5 (V) ② 高电平噪声容限（高电平负向干扰范围） UNH = UIH - UON
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1V
0.3V
3.6V
(3) 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。
反相器VT2 实现非逻辑 输入高电 压时饱和 输入低电 压时截止
反相输出
向后级提供反相 与同相输出。
同相输出
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(3) 输出级（推拉式输出） VT3为射极跟随器
低输入 截止 高输入 饱和
高输入
导通
低输入 截止
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平均传输时间 tpd
作业题
2-6
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UIH为电路输入高电平的典型值（3V）
若UON=1.8V，则有 UNH = 3-1.8 =1.2 (V)
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2.3.3 TTL反相器的输入特性和输出特性
1. 输入伏安特性 输入电压和输入电流之间的关系曲线。
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图2-11 TTL反相器的输入伏安特性 （a）测试电路 （b）输入伏安特性曲线
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2.3
TTL反相器
TTL集成逻辑门电路的输入和输出结构均采用
半导体三极管，所以称晶体管—晶体管逻辑门电路， 简称TTL电路。 TTL电路的基本环节是反相器。 简单了解TTL反相器的电路及工作原理，重点 掌握其特性曲线和主要参数（应用所需知识）。
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2.3.1 TTL反相器的工作原理
2.3.4 TTL反相器的其它参数
1. 平均传输延迟时间tpd
平均传输延迟时间tpd表征了门电路的开关速度。 tpd = （tpLH +tpHL）/2
图2-15
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TTL反相器的平均延迟时间
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2． TTL门电路主要参数的典型数据
表2-5 74系列TTL门电路主要参数的典型数据
参数名称
导通电源电流 ICCL 截止电源电流 ICCH 输出高电平 UOH 输出低电平 UOL 输入短路电流 IIS 输入漏电流 IIH
典型数据
≤10 mA ≤5 mA ≥3 V ≤0.35 V ≤2.2 mA ≤70μA
开门电平 关门电平
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UON UOFF
≤1.8 V ≥0.8 V
≤30 ns
2.3
TTL反相器
结束 放映
2.3.1 TTL反相器的工作原理 2.3.2 TTL反相器的电压传输特性及参数
2.3.3 TTL反相器的输入特性和输出特性 2.3.4
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TTL反相器的其它参数
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复习
什么是高电平？什么是低电平？ 什么是状态赋值？ 什么是正逻辑？什么是负逻辑？ 二极管与门、或门有何优点和缺点？
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(2) 输出低电平时的输出特性
灌电流负载
图2-14 输出低电平时的输出特性 一般灌电流在 20 mA以下时，电路可以正常工作。 （a）电路 （b）特性曲线
负载电流 iL不可过大，否则输出低电平会升高。 典型 TTL门电路的灌电流负载为 12.8 mA。
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2018/9/11 18
2. 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。
图2-12 输入负载特性曲线 （a）测试电路 （b）输入负载特性曲线
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在一定范围内， uI随RI的增大而升 高。但当输入电压 uI达到1.4V以后， uB1 = 2.1V，RI增大， 由于uB1不变，故uI = 1.4V也不变。这 时VT2和VT4饱和导 通，输出为低电平。
VT1处于倒置工作状态，
集电结正偏，发射结反偏， uB1=0.7V×3=2.1V， VT2和VT4饱和， 输出为低电平uO=0.3V。 2.1V 3.6V
0.3V
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（2） 当输入低电平时， uI=0.3V，
VT1发射结导通， uB1=0.3V+0.7V=1V， VT2和VT4均截止， VT3和VD导通。 输出高电平 uO =VCC -UBE3-UD ≈5V-0.7V-0.7V=3.6V