按电路结构不同分 是构成数字电路的基本单元之一
TTL 集成门电路
输入端和输出端都用 三极管的逻辑门电路。
CMOS 集成门电路
用互补对称 MOS 管构成的逻辑门电路。
CTMT按LO功S即能即T特rCa点onms不ipstl同oerm分-TenrtaanrsyisMtoretLalo-gOicxide-Semiconductor
uI 增大使 uBE > Uth 时，三极管开始导通，
B
uBE < Uth
C 三极管 截止状态 等效电路
E
iB > 0，三极管工作于放 大导通状态。
EXIT
一、三极管的开关作用及其条件
iC 临界饱和线 放大区
M IC(sat)
T
S
IB(sat)
uI=UIH
+ uBE
-
饱
Q
和
截止区
区
A
O UCE(sat)
VCC
UCE(sat) O
上例中三极管反相 器的工作波形是理想波 形，实际波形为 ：
t
EXIT
二、三极管的动态开关特性
uI UIH
UIL O iC 0.9IC(sat)
0.1IC(sat) O uO VCC
IC(sat)
ton
toff
UCE(sat) O
uI 正跳变到 iC 上升到 0.9IC(sat) 所需的时间 ton 称 为三极管开通时间。
3.6 3.6
V V
因此，输入有低电平时，输出为高电平。
微饱和 放大 截止
EXIT
2. TTL与非门的工作原理
• 输入均为高电平时，输出低电平
VCC 经 R1 使 V1 集电结和 V2、
V5 发射结导通，使uB1 = 1.8 V。
因此，V1 发射结反偏而集电极
1.8 V
正偏，称处于倒置放大状态。
倒置放大
iB ≥ IB(sat) E
EXIT
截止条件
饱和条件
uBE ＜ Uth 可靠截止条件为
uBE ≤ 0
iB ＞ IB(Sat) iB 愈大于 IB(Sat) ， 则饱和愈深。
由于UCE(Sat) 0，因此饱和后 iC 基本上为恒值，
iC
IC(Sat)
=
VCC
UCE(sat) RC
VCC RC
I B(sat)
又称门槛电平。
近似分析时认为： uI > UTH，则与非门开通，
输出低电平UOL； uI < UTH，则与非门关闭，
输出高电平UOH。
EXIT
输入信号上叠加的噪声电压只要不超过允许 值，就不会影响电路的正常逻辑功能，这个允许 值称为噪声容限。
噪声容限越大，抗干扰能力越强。
输入低电平噪声容限 UNL 指输入低电平时，允许的最大正向噪声电压。
主要要求：
理解三极管的开关特性。 掌握三极管开关工作的条件。
EXIT
一、三极管的开关作用及其条件
iC 临界饱和线 放大区
uI=UIL
+ uBE
三怎极样管控为制什它么饱和I的能C(sMa开用t) T和作关开S ？关？Q
-Hale Waihona Puke 区O UCE(sat)
三极管关断的条件和等效电路
当输入 uI 为低电平，使 uBE < Uth时，三极管截止。
UNL = UOFF – UIL
输入高电平噪声容限 UNH 指输入高电平时，允许的最大负向噪声电压。
UNH = UIH – UON
EXIT
2. 输入负载特性
uI /V
N
1.1
UOFF
F
输入负载特性测试电路
0
ROFF
RON
R1/k
输入负载特性曲线
ROFF 称关门电阻。RI < ROFF 时，相应输入端相
AAUUOOHHBB
截止区：与非门 处于关门状态。
33.6.6
33.0.0
uI 较小时工作于AB 段，22.0.0
转折区
电段放引非这VU作态这低门态4O压，大起门时在。导H时电工。传u这区工截u通Vu平作IVO3I输较时，作2止，.2很，在、急6、特大在V区Vu输大U饱V剧VI，性2时转O或5的、出时和5下L截称饱测工折处微V恒工区降止与和试0作区5于小为作或.，工，3非，电于。关V增高于处称作V门，输路门B大电3于与于C、工C称出状D平开与恒S段，S门T01非为T010..，T状003..T03LL与与非非门门11.电0.电0 C压压C传传U2UO输.20输OL.0L特特DD性性曲u曲Iu/V线I线/V
8.2k
深度1 V 饱和
5V 截止
V6 所这构时成V的2、有V源5 截泄止放。电V路2 截的止 使IVu电B的而为结必作不因也Y13V路>=微集和须用影此不V0>1V5输.集饱2因7电VI2是响下予Vu、B截出VB电和1-2为结提与面考(1V、，s0止为a≥极，抗导5t.高非的虑)V7因发1使高，等V饱通V5.开门工。8此射发4电V效u-和电V放关的作1C要结射0平。电深2三压大.速逻原7使导结。阻度V极为工度辑理V通导V很C=饱管作，功分0C1电通3.大和集=4。.它能析V6压，V5，。电1V们，中，V使，
关门电平 UOFF 输出不小于标准
高
电
平
U
S
USL
H
=
00.3.3V 0
C UOL D U1OU.F0TFHUON 2.0
uI/V
时,允许的输入低电平的最大值。
电压传输特性曲线
开门电平 UON 保证输出不高于标准低电平USL 时,允许下的面输介入绍高与电电平压的传最输小特值。
阈性值有电关压的U主T要H 参数： 转折区中点对应的输入电压，
uY = UCE5(sat) 0.3 V
注意
输出为低电平
TTL 电路输入端悬 空时相当于输入高电平。
综上因所此述，,该输电入路均实为现高了电与平非时逻，辑输功出能为,低即电Y 平 。ABC
EXIT
(三) TTL 与非门的外特性及主要参数
1. 电压传输特性和噪声容限
输出电压随输入电u压uOO/V/变V 化的特性
t
EXIT
三、抗饱和三极管简介
C
C
SBD
B
B
E
E
抗饱和三极管的开关速度高
① 没有电荷存储效应 ② S在BD普的通导三通极电管压的只基有极0和.4 集V 而电非极之0.7间V并， 接一因个此肖特UB基C =势0垒.4二V 极时管，(S简BD称便SB导D通) ，。使
UBC 钳在 0.4 V 上，降低了饱和深度。
N uCE
三极管开通的条件和等效电路
B
C
当输入 uI 为高电平，使 iB ≥ IB(sat)时，三极管饱和。 uBE 0.7V UCE(sat) 0.3 V ， C、E 间相当于开关合上。
uBE < Uth
B UBE(sat)
E C
UCE(sat)
三极管 截止状态 等效电路
三极管 饱和状态 等效电路
饱和区：与非门
处于开门状态。
EXIT
有标关准参高数电平 USH 当 uO ≥ USH 时，则认为输出 高电平，通常取 USH = 3 V。
标准低电平 USL
uO/V AUOH B
3.6 USH =33.0V
当 uO ≤ USL 时，则认为输出低
2.0
电平，通常取 USL = 0.3 V。
1.0
保
证
uI
三极管截止时，
UIH
iC 0，uO +5 V 三极管饱和时，
UIL O
uO UCE(sat) 0.3 V
uO/V
5
可见，该电路在输入低 电平时输出高电平，输入高 0. 3 电平时输出低电平，因此构 O 成三极管非门。由于输出信 号与输入信号反相，故又称 三极管反相器。
t t
EXIT
二、三极管的动态开关特性
B
uBE < Uth
IB(sat)
负载线
截止区
A
N uCE
C 三极管 截止状态 等效电路
E
iB 0，iC 0，C、E 间相当
于开关断开。
Uth为门限电压
EXIT
一、三极管的开关作用及其条件
i相UU界UBBB称C应饱EEE((ss(临S地和aasatt))t为界)，点为为放0饱三I饱饱.C7大(和极和Vs和at，和基)管基为集饱极仍极U临电C和电然电E界极(的流s具压a饱电t)交，有；和压界用0放集。.3点大IV电对B，。(作s极硅at这在)用饱和区电管I表C时临。(s流，iM示aOCt的) ；；T临UCS界E(sa饱t)从大和Q而 ，线u工uIC增作ENIA减放B大点(sa小大t截)使上u。区止移CiEB区，增大iC ，增
导通
1V
截止
这时 V2、V5 饱和。 uC2 = UCE2(sat) + uBE5
= 0.3 V + 0.7 V = 1 V 使 V3 导通，而 V4 截止。
3.6 V 3.6 V 3.6 V
饱和
0.3 V
深 饱 和
V4 截止使 V5 的等效集电极
电阻很大，使 IB5 >> IB5(sat) ，因
此 V5 深度饱和。
输入级 中间倒相级 输出级
STTL系列与非门电路
EXIT
(二)TTL 与非门的工作原理
• 输入端有一个或数个为
低VD电1 ~平V时D3，在输正出常高信电号平输。
入时输不入工低作电，平因端此对下应面的的发分射结 导V1析通管中，其不u他B予1发= 考0射.7虑结V。因+R反0B.、3偏VR而C=截和1止V。 0.3 V