TTL电路的基本结构、工作原理及特性分析-KIA MOS管
TTL电路基本结构
TTL信号是数字信号.CMOS传输门（Transmission Gate）是一种既可以传送数字信号又可以传输模拟信号的可控开关电路。
按照集成度的高低，将集成电路分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路。
根据制造工艺的不同，集成电路又分为双极型和单极型两大类。TTL门电路是目前双极型数字集成电路中用的多的一种。
TTL门电路中用的 普遍的是与非门电路，下面以TTL与非门为例，介绍TTL电路的基本结构、工作原理和特性。
（1）TTL与非门的基本结构
图1是TTL与非门的电路结构。
可以看出，TTL与非门电路基本结构由3部分构成：输入级、中间级和输出级。因为电路的输入端和输出端都是三极管结构，所以称这种结构的电路为三极管---三极管逻辑电路。
输入级：输入级是一个与门电路结构。T1是多发射极晶体管，可以把它的集电结看成一个二极管，把发射结（三个发射结）看成是与前者背靠背的3个二极管，如图2所示。由此看出，输入级就是一个与门电路：Y=A·B·C。
（a）多发射极晶体管（b）多发射极晶体管的等效二级管电路
图2 多发射极晶体管的等效电路
中间级：由三极管T2和电阻RC1、RE2组成。在电路的开通过程中利用T2的放大作用，为输出管T3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。
输出级：由三极管T3、T4、二极管D和电阻RC4组成。如图3所示，图3（a）是前面讲过的三极管非门电路，图3（b）是TTL与非门电路中的输出级。
从图中可以看出，输出级由三极管T3实现逻辑非的运算。但在输出级电路中用三极管T4、二极管D和RC4组成的有源负载替代了三极管非门电路中的RC，目的是使输出级具有较强的负载能力。
图3 晶体管非门电路与TTL与非门输出级
TTL电路工作原理
在下面的分析中假设输入高、低电平分别为3.6V和0.3V，PN结导通压降为0.7V。
①输入全为高电平3.6V（逻辑1）
如果不考虑T2的存在，则应有UB1=UA+0.7=4.3V。显然，在存在T2和T3的情况下，T2和T3的发射结必然同时导通。
而一旦T2和T3导通之后，UB1便被钳在了2.1V（UB1=0.7×3=2.1V），所以T1的发射结反偏，而集电结正偏，称为倒置放大工作状态。
由于电源通过RB1和T1的集电结向T2提供足够的基极电位，使T2饱和，T2的发射极电流在RE2上产生的压降又为T3提供足够的基极电位，使T3也饱和，所以输出端的电位为UY=UCES=0.3V， UCES为T3饱和压降。
可见实现了与非门的逻辑功能之一：输入全为高电平时，输出为低电平。
②输入低电平0.3V（逻辑0）
当输入端中有一个或几个为低电平0.3V（逻辑0）时，T1的基极与发射级之间处于正向偏置，该发射结导通，T1的基极电位被钳位到UB1=0.3+0.7=1V。
T2和T3都截止。由于T2截止，由工作电源VCC流过RC2的电流仅为T4的基极电流，这个电流较小，在RC2上产生的压降也小，可以忽略，所以UB4≈VCC=5v，使T4和D导通，则有：UY=VCC-UBE4-UD=5-0.7-0.7=3.6V。
可见实现了与非门的逻辑功能的另一方面：输入有低电平时，输出为高电平。
综合上述两种情况，该电路满足与非的逻辑功能，是一个与非门。
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