延迟时间 td 上升时间 tr
开通时间
ton
ts tf
存储时间 ts
下降时间 tf
t
关闭时间
toff
BJT的转换过程需ton和toff的原因：
VCC
RC
iC
BJT基区存在电荷存储效应
Rb
vI
T vO
总结：
①当BJT由截止到饱和导通需基区电荷积累时间—开通时间ton ②当BJT由饱和导通到截止需基区电荷消散时间—关闭时间toff
1
T2、T3截止，T4导通
V
V
vo≈3.6V
四、 TTL反相器的电压传输特Avo性(Vo~BVi)
C
D
0.5V 1.2V
E vi
(2)BC段： 0.5V<vI<1.2V,
Rb1
Rc2
Rc4
vI
vI
负载T4
T1
T2
D vO
T3
负载
Re2
BJT反相器
输出级 中间级 （倒相级）
二. 工作原理
倒置的放大状态
正向偏置 反向偏置
Rb1
2.1 V
0.9V
Rc2
vI
3.6V
T1
T2
0.7V
Re2 全导通，2.1V
VCC
Rc4
截止
T4
D 0.2V vO =0.2V
T3
负载
实现了：
输入高，
工作状态 偏流条件
截止 iB≈0
放大
0 < iB <
I CS
饱和 iB > I CS
偏置情况
发射结和集 电结均为反偏
发射结正偏， 发射结和集 集电结反偏 电结均为正偏
工 集电极电流 作 特 点 管压降
iC ≈ 0 VCE ≈ VCC
iC ≈ iB
iCi＝C＝ICISC≈S≈V
CV R
CC
Rc
C
c
且不随iB增加 而增加
vO
负载
Rc2 T2
Re2
ii)输入从0到1
VCC
输出从1到0时
深度饱和，ce之
Rc4
间呈低阻——
饱和导通电阻
T4
D T3
vO
负载
CL经饱和导通的T3迅 速放电， τ放很小， vC 很陡峭。
四、
TTL反相器的电压传输特性(
vo A
vo~
B
vi
)
C
D
0.5V 1.2V
E vi
(1)AB段： vi 很小， vi <0.5V, T1饱和导通 VB2=vI+0.2V<0.7V
输出低
饱和
0.9V Rb1
vI
T1
0.2V
Rc2 T2
导通需2.1V
Re2
截止 实现了：输入低，输出高
VCC
0.7V Rc4
T4
导通
D vO ≈5V-1.4V
T3 负载 =3.6V
❖由上分析电路的输出和输入 之间满足非逻辑关系
FA
❖输出级T3和T4总是一个导通而另 一个截止，——称为推拉式或推挽 式输出电路。
Vcc
A Rb
Rc L
T
①当vi<V1时，T截止, vo≈+Vcc，输出高电平。 ②当vi>V2时，T饱和导通, vo=VCES≈0.2V，输出低电平。
vi vO 截止
vo
③当V1<vi<V2时，T处于放大状态,
vi 增大，v o减小， v o和 vi 呈近似线性
关系 。
放大
饱和 ❖若vi的取值使BJT只工作于截止 和饱和态，则
VCE＝VCC－iCRc VCES ≈ 0.2~0.3 V
c、e间等 效内阻
很大，约为 数百千欧，相 当于开关断开
可变
很小，约为数 百欧，相当于 开关闭合
2、BJT的动态开关特性
vI +VB2
VCC
RC Rb
vI
iC T vO
O -VB1
iC ICS
0.9ICS
0.1ICS
O
tr
td
t 上升沿和下降沿都有延时。
如欲↘ton ，加大正向基极电流； 如欲↘toff ，加大反向基极电流。
回忆：
TTL电路 ①BJT 截止→饱和导通 开通时间ton ②BJT 饱和导通→截止 关闭时间toff
原因： BJT基区电荷存储效应
如欲↘ton ，加大正向基极电流； 如欲↘toff ，加大反向基极电流。
3.2.2 BJT反相器的动态性能
O 逻辑0 V1
满足非门的逻辑关系，即 L=A
vI
V2 逻辑1
A
1
_
L=A
传输特性曲线
3.2.2 BJT反相器的动态特性
Vcc
A Rb Vi
Rc L
T
Vo
BJT反相器动态性能差，工作 速度低，其原因有二：
1.BJT动态特性差
T 截止 饱和导通 需 基区电子电荷存储时间 （开通时间）
T 饱和导通截止 需基区电子电荷消散时间 （关闭时间）
BJT反相器动态特性不理想 针对开关器件BJT：
TTL反相器
TTL反相器中加入了输入极，加速了BJT基区存储 电荷的存储和消散，提高了器件开关速度。
针对电容性负载
TTL反相器引入了推挽式输出级，加速负载电容的 充放电过程，减少了时延。
3.2.3 TTL反相器的基本电路
一. 电路结构
输入级 VCC
❖二极管D保证T3饱和导通时T4可 靠地截止。
三. 输入级和输出级的作用
1、输入级的作用: 提高BJT管子开关速度，改善动态特性。
T4导通，做电压跟随
VCC
放大区
3.6
vI
0.2 集电极电流
Rb1
0.9V
T1
1.4V
基区电荷迅速消散
Rc2 T2 饱截 止和
Re2
相当于一
R个c4 小电阻
T4
集电极电流加大，
开关断开
截止状态
-2V 0.3V
使发射结反偏或 小于死区电压
vCE ≈VCC
3.2 TTL逻辑门电路
3.2.1 BJT的开关特性 1、BJT的静态开关特性
iB > IBS iC≈ICS=VCC/RC
开关闭合
C D
饱和状态
5V
较大正偏 电压
0.2~0.3V
c、e间相当于一个受iB控制的开关
表3.2.1 NPN型BJT三个工作状态的特点
第3章逻辑门电路1
第三章 逻辑门电路
前面：基本逻辑运算（逻辑门）做为黑匣子，只关心 输入、输出间的逻辑关系
本章：打开黑匣子，了解内部结构、工作原理，掌握外特性。
两大类结构逻辑门电路：TTL、CMOS
3.2 TTL逻辑门电路
3.2.1 BJT的开关特性 1、BJT的静态开关特性
iB ≈ 0 , iC ≈ 0
2.考虑电容性负载在输出电平转换过程中的充、放电时间
1）输出电压由低向高过渡
VCC
τ充电=RCCL 2）输出由高向低过渡
放Hale Waihona Puke =R等效CLRcvi
Rb
vo
CL
充电过程延长了 vo 的上升时间
放电过程延长了 vo 的下降时间
VCC
由以上两个原因，基本BJT反 相器的动态特性不理想
Rc
vo
vi Rb
CL
D T3迅速截止 vO
T3饱和 负载
饱和到截止，需要基区电荷消散时间
VCC
3.6 0.2
Rb1
vI
vI
T1 截止
提供大的 基极电流
Rc2 T2
Re2
Rc4 负载T4
D
T3
vO
负载
2、输出级的作用：
VCC
i)输入：由1 0
输出：由0 1
Rc2 T2
Re2
Rc4 T4 D
T3
VCC通过射极跟随器向CL 充电， τ充很小，vo 很快。