TTL電路簡(jiǎn)單介紹

時(shí)間：2019-12-03 21:42:31

關(guān)鍵字： ttl電路數(shù)字集成電路晶體管

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[導(dǎo)讀]TTL電路是晶體管-晶體管邏輯電路的英文縮寫(xiě)，TTL電路是數(shù)字集成電路的一大門(mén)類。它采用雙極型工藝制造，具有高速度低功耗和品種多等特點(diǎn)。

TTL電路是晶體管-晶體管邏輯電路的英文縮寫(xiě)，TTL電路是數(shù)字集成電路的一大門(mén)類。它采用雙極型工藝制造，具有高速度低功耗和品種多等特點(diǎn)。

TTL電路以雙極型晶體管為開(kāi)關(guān)元件，所以又稱雙極型集成電路。雙極型數(shù)字集成電路是利用電子和空穴兩種不同極性的載流子進(jìn)行電傳導(dǎo)的器件。

它具有速度高(開(kāi)關(guān)速度快)、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但其功耗較大，集成度相對(duì)較低。

根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，它分為54系列和74系列，前者為軍品，一般工業(yè)設(shè)備和消費(fèi)類電子產(chǎn)品多用后者。74系列數(shù)字集成電路是國(guó)際上通用的標(biāo)準(zhǔn)電路。其品種分為六大類：74&TImes;&TImes;(標(biāo)準(zhǔn))、74S&TImes;&TImes;(肖特基)、74LS××(低功耗肖特基)、74AS××(先進(jìn)肖特基)、74ALS××(先進(jìn)低功耗肖特基)、74F××(高速)、其邏輯功能完全相同。

分立元件門(mén)電路雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是存在著體積大、工作可靠性差、工作速度慢等許多缺點(diǎn)。1961年美國(guó)德克薩斯儀器公司率先將數(shù)字電路的元器件和連線制作在同一硅片上，制成了集成電路。由于集成電路體積小、質(zhì)量輕、工作可靠，因而在大多數(shù)領(lǐng)域迅速取代了分立元件電路。隨著集成電路制作工藝的發(fā)展，集成電路的集成度越來(lái)越高。

按照集成度的高低，將集成電路分為小規(guī)模集成電路、中規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路。根據(jù)制造工藝的不同，集成電路又分為雙極型和單極型兩大類。TTL門(mén)電路是目前雙極型數(shù)字集成電路中用的最多的一種。

TTL門(mén)電路中用的最普遍的是與非門(mén)電路，下面以TTL與非門(mén)為例，介紹TTL電路的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和特性。

(1)TTL與非門(mén)的基本結(jié)構(gòu)

圖1是TTL與非門(mén)的電路結(jié)構(gòu)?？梢钥闯觯琓TL與非門(mén)電路基本結(jié)構(gòu)由3部分構(gòu)成：輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)。因?yàn)殡娐返妮斎攵撕洼敵龆硕际侨龢O管結(jié)構(gòu)，所以稱這種結(jié)構(gòu)的電路為三極管---三極管邏輯電路。

(2)工作原理

在下面的分析中假設(shè)輸入高、低電平分別為3.6V和0.3V，PN結(jié)導(dǎo)通壓降為0.7V。

①輸入全為高電平3.6V(邏輯1)

如果不考慮T2的存在，則應(yīng)有UB1=UA+0.7=4.3V。顯然，在存在T2和T3的情況下，T2和T3的發(fā)射結(jié)必然同時(shí)導(dǎo)通。而一旦T2和T3導(dǎo)通之后，UB1便被鉗在了2.1V(UB1=0.7×3=2.1V)，所以T1的發(fā)射結(jié)反偏，而集電結(jié)正偏，稱為倒置放大工作狀態(tài)。由于電源通過(guò)RB1和T1的集電結(jié)向T2提供足夠的基極電位，使T2飽和，T2的發(fā)射極電流在RE2上產(chǎn)生的壓降又為T(mén)3提供足夠的基極電位，使T3也飽和，所以輸出端的電位為UY=UCES=0.3V, UCES為T(mén)3飽和壓降。

可見(jiàn)實(shí)現(xiàn)了與非門(mén)的邏輯功能之一：輸入全為高電平時(shí)，輸出為低電平。

②輸入低電平0.3V(邏輯0)

當(dāng)輸入端中有一個(gè)或幾個(gè)為低電平0.3V(邏輯0)時(shí)，T1的基極與發(fā)射級(jí)之間處于正向偏置，該發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，T1的基極電位被鉗位到UB1=0.3+0.7=1V。T2和T3都截止。由于T2截止，由工作電源VCC流過(guò)RC2的電流僅為T(mén)4的基極電流，這個(gè)電流較小，在RC2上產(chǎn)生的壓降也小，可以忽略，所以UB4≈VCC=5v，使T4和D導(dǎo)通，則有：UY=VCC-UBE4-UD=5-0.7-0.7=3.6V。

可見(jiàn)實(shí)現(xiàn)了與非門(mén)的邏輯功能的另一方面：輸入有低電平時(shí)，輸出為高電平。

綜合上述兩種情況，該電路滿足與非的邏輯功能，是一個(gè)與非門(mén)。

一、TTL門(mén)電路一般由晶體三極管電路構(gòu)成。對(duì)于TTL電路多余輸入端的處理,應(yīng)采用以下方法：

1、TTL與門(mén)和與非門(mén)電路：

•將多余輸入端接高電平，即通過(guò)限流電阻與電源相連接;

•根據(jù)TTL門(mén)電路的輸入特性可知，當(dāng)外接電阻為大電阻時(shí)，其輸入電壓為高電平，這樣可以把多余的輸入端懸空，此時(shí)輸入端相當(dāng)于外接高電平;

•通過(guò)大電阻(大于1kΩ)到地，這也相當(dāng)于輸入端外接高電平;

•當(dāng)TTL門(mén)電路的工作速度不高，信號(hào)源驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)，多余輸入端也可與使用的輸入端并聯(lián)使用。

2、TTL或門(mén)、或非門(mén)：

•接低電平;

•接地;

•由TTL輸入端的輸入伏安特性可知，當(dāng)輸入端接小于IKΩ的電阻時(shí)輸入端的電壓很小，相當(dāng)于接低電平，所以可以通過(guò)接小于IKΩ(500Ω)的電阻到地。