2. 工作原理
逻辑功能分析：
输入端全部接高电平(3.6V)： • T1倒置，电源Ucc通过R1和T1的集电结向T2提供足
够的基极电流，使T2 。T2的发射极电流在R3 上产 生的压降又使 T5 ，输出F为低电平(≈0.3V)。 • T1的基极电压ub1=ubc1+ube2+ube5 ≈ 2.1V；T2的集电极 电压uc2 = uces2+ube5≈0.3V+0.7V≈1V,该值大于T3的发 射结正向压降，T3导通。T4的基极电压ub4= ue3=uc20.7V=0.3V,故T4截止。
第03章逻辑门电路
MOS集成电路又可进一步分为：
▪ PMOS( P-channel Metel OxideSemiconductor)
P通道 金属-氧化物 半导体（场效应管）
▪ NMOS(N-channel Metel Oxide Semiconductor)
N通道 金属-氧化物 半导体（场效应管）
（1）标称逻辑电平 标称逻辑电平：表示逻辑值1和0的理想电平。
TTL门电路标称逻辑电平： V(1)=5V V(0)=0V
高电平VH ——
电压范围为2V～5V，额定值为3.6V
低电平VL ——
电压范围为0V～0.8V,额定值为0.2V
(2) 电压传输特性：描述输出电压与输入电压之间对应
关系的曲线。
在TTL电路中
平均延迟时间定义为
tpd = ( tpdL+ tpdH )/2
A UI
tpHL UO
A′
B tpLH
B′
• 通常将从输入波上沿中点到输出波下沿中点的
时间延迟称为 导通延迟时间tpdL； • 从输入波下沿中点到输出波上沿中点的时间延
迟称为 截止延迟时间tpdH。
(5) 扇入系数Nr —— 门电路的输入端数 ▪ 一般Nr≤5，最多不超过8。 ▪ 当需要的输入端数超过Nr时，可以用与扩
TTL电路的功耗大、线路较复杂，使其 集成度受到一定的限制，故广泛应用于中小 规模逻辑电路中。
下面，重点讨论TTL与非门
一*、典型TTL与非门
1. 电路结构
输入级—— 由多发射极晶体管T1和电阻R1组成； 中间级—— 由T2和R2、R3组成，输出两个相位相反
的信号，作为T4、T5 的驱动信号； 输出级—— 由T3、T4、T5和R4、R5组成。
典型TTL与非门
当有输入端接低电平(0.3V)时：
输入端接低电平的发射结导通，即T1
∵Vb1=0.3V+0.7V=1V
又∵ T1深度饱和
Vces1 =0.1V Ve =0.3V
Vc1 =0.4V
F=5－1.4 ≈3.6V
Vb3 ≈ Ucc
T2 ×
T5 × T3 T4
二、门电路的主要外特性参数
对器件的使用者来说， 正确地理解器件的各项参数 是十分重要的。
A
≥1
B
L=A+B
二、三极管
三极管开关电路
三极管的开关特性
三极管可分别工作在饱和区、 放大区、及截止区
开关电路中，三极管分别工 作
饱和区：相当于开关闭合 截止区：相当于开关断开
三极管开关的等效电路 (a) 截止状态 (b)饱和状态
三极管电路的动态特性
§3.3 TTL 集成逻辑门电路
TTL(Transistor Transistor Logic)电路是 晶体管- 晶体管逻辑电路的简称。
负逻辑： 与 或 与非 或非 异或 同或
AB F 00 1 01 1 10 1 11 0
与非门
正混合逻辑 负混合逻辑
输入：H＝1 L＝0
输出：H＝0 L＝1
输入：H＝0 L＝1
输出：H＝1 L＝0
AB F 11 0 10 0 01 0 00 1
或非门
♦ 正逻辑——高电平有效
高电平表示 1 低电平表示 0
负逻辑——低电平有效
低电平表示 1 高电平表示 0
§3.2 分立元件门电路
数字电路的基础是 二极管 和 三极 管。
二极管和三极管时而导通，时而截止， 因此就形成了高电平和低电平（逻辑1和 逻辑0）
一、二极管
1. 二极管的开关特性
二极管具有单向导电性
当外加正向电压时导通
VF≥0.7v
外加反向电压时截止 VF≤0.1v
VO
阈值电压VT ： 1.4V
Vi VOFF VT VON
(3) 开门与关门电平 开门电平VON——能表示逻辑值1的最小高电平 关门电平VOFF——能表示逻辑值0的最大低电平
在TTL电路中：
VD
开门电平VON ≈2.4V
关门电平VOFF≈0.4V
Vi VOFF VT VON
(4) 平均传输延迟时间 tpd 平均传输延迟时间是衡量门电路运算速度的 重要指标。当输入端接入输入信号后，需要 经过一定的时间tpd，才能在输出端产生对应 的输出信号。
▪ CMOS(Complement Metal Oxide Semiconductor)
互补金属氧化物半导体（场效应管）
CMOS电路应用较普遍，不但适合通用 逻辑电路的设计，而且综合性能最好 。
2、按集成电路规模的大小进行分类

小规模集成电路（SSI）
1~12个二输入门
10～100个元件 中规模集成电路（MSI） 13~99个门
102～103个元件
大规模集成电路（LSI） 100个门以上 103以上个元件
数字集成电路
超大规模集成电路（VLSI） 上万个门，数十万个元件
§3.1 正逻辑与负逻辑
客观：只要电路组成一定，其输入 与输出的电位关系就唯一被 确定下来
主观：输入与输出的高低电位被赋 予什么逻辑值是人为规定的
例：某电路
真值表
AB F
LL L
真值表 AB F 00 0
LH L HL L HH H
01 0
1 0 0 正逻辑 11 1
负逻辑
真值表 AB F 11 1 10 1 01 1 00 0
与门
或门
正逻辑与负逻辑
对于同一电路，可以采用正逻辑， 也可以采用负逻辑， 它不会影响电路结构， 但是会影响电路逻辑功能。
正逻辑： 与 或 与非 或非 异或 同或
故其相当一只受输入电压控制的开关
+ VF -
vI
i
当外加电压由正向突然变为反向时，把反向电流从峰值衰 减到峰值的十分之一所经过的时间定义为反向恢复时间。
2. 二极管门电路
二极管与门
+ VC C （ + 5V ）
D1 A
D2 B
R 3kΩ
L
A
&
L=A· B
B
二极管或门
D1
A
L
D2 B
R 3kΩ
展器来实现。
(6) 扇出系数Nc
▪ 扇出系数Nc是在保证门电路输出正确的逻 辑电平和不出现过功耗的前提下，其输出 端允许连接的下一级同类门输入端的个数。