詳細分析TTL與非門電路各部分功能

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(yōu)點在于輸出阻抗低，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(guī)定輸入輸出電位小于0.8V為低電平，大于2V為高電平。電路三極管為NPN型，NPN型三極管（T1為多發(fā)射極NPN三極管）構造如圖（b）所示，一般三極管有以下特性：

?　　當VBE》0.7V時，稱發(fā)射結施加正偏電壓，三極管導通；當VBE《0.7V時，稱發(fā)射結施加反偏電壓，三極管截止。

?　　當VBC》0.4V時，稱集電結施加正偏電壓；當VBC《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：Ie=Ib+Ic。

?　　三極管有四種工作狀態(tài)：

1、放大區(qū)：發(fā)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?Ib。β為電流放大倍數(shù)，一般介于50~200之間。該電流關系用流控電流源等效表示，Ic與集電極所加電壓大小無關，僅隨Ib微小變化而顯著變化。

2、飽和區(qū)：發(fā)射結施加正偏電壓，集電結施加正偏電壓。此時VCE《0.3V（VBC=VB- VC= VE+0.7-VC》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(qū)：發(fā)射結與集電極都施加反偏電壓，三極管截止，集電極與發(fā)射極之間等效為開路。

4、倒置區(qū)：發(fā)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(fā)射極相當于原來的集電極，集電極相當于原來的發(fā)射極，它也有自己的放大，飽和，截止狀態(tài)。

下面開始切入正題：

一、當A，B至少有一個為低電平（發(fā)射極e輸入電壓小于0.7V）時，由于T1基極通過R1接電源，故T1導通（假設T1截止，電路開路，VB1=5V，發(fā)射極存在正偏電壓，則T1導通），由于導通壓降為0.7V，所以基極

電位被鉗在VB1《1.5V（低電平+導通壓降）。假設T2截止，所以T1集電極端至T2基極間等效于開路，使得VB2《0.8V（發(fā)射極的電位）。

T3如果要導通，則T2也要同時導通，并且VB2應該至少要1.4V（兩個三極管串聯(lián)導通壓降），這與之前分析出的VB2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(fā)射結電壓正偏，此時由于T2與T3導通（假設未導通，T1集電極端至T2基極間開路，VB2等于A，B輸入的高電平，大于導通壓降1.4V，因此導通），使得VB1鉗在2.1V（0.7V?3）。

這樣的話，發(fā)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便處于倒置區(qū)。

再來分析T1的集電極（現(xiàn)在充當了發(fā)射極的功能）電流，由于倒置，電流公式變?yōu)椋篒c=Ib+Ie》Ib。Ib=（5-VB1）/4k=3.9/4k≈1mA。所以T2基極電流約為1mA，假設T2處于放大區(qū)，那么集電結電流等于βIb，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，這個電流值遠小于50mA，根據(jù)之前的介紹，可知T2處于飽和區(qū)，這樣的話，CE壓降小于0.3V，VB4達

不到1.4V，T4與二極管D都截止。

同T3的分析，T4也處于飽和狀態(tài)，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！