2、动态特性
uD
VD
0
uD
iD
R
上升时间
当uD 为一矩形电压时
二极管VD的电流的变化过程
iD
0
电流波形的不够陡峭（不理想）
存储时间
上升时间：二极管从截止到导通所需的时间。
t
渡越时间
t
漏电流
反相恢复时间：二极管从导通到截止所需要的时间，等于存储 时间＋渡越时间，其值远远大于上升时间，二极管的速度主要 取决于反相恢复时间。
D1
A
D2
B
D
C
3
R 3kΩ
P D4
D5 1
R1 4.7kΩ
+VCC（+5V）
Rc 1kΩ
3
L
2T
二、TTL与非门
1、TTL与非门的基本结构
输入级由多发射极晶体管 T1 R b1
和基极电组Rb1组成。
4k Ω
1
多发射极三极管 在功能上相当于 三个三极管的并 联运用。
输入级
A B C
31
T1
b
b
Rc2 1. 6kΩ
Vc2
1
3
2T 2
Ve2
1
R e2 1k Ω
5V + VC C（
R c4 13 0Ω
3
T2 4
D
Vo
3
2T 3
eA eB eC
c eA
输 入级
eB eC c
中 间级
输 出级
中间级是放大级，由T2、Rc2 和Re2组成.
R b1 4k Ω
Rc2 1. 6kΩ
Vc2
1
+ VC C（ + 5 V ） R c4 13 0Ω
iC
0
ton
toff
引起的，内部载流子的运动过程比较
复杂。
UCC
Ucc
截止到饱和i所C 需的R时c 间称为开启时间 uO
UCES
ton，它R基B 本上由三极管uO自身决定。 T
饱和uI到截止所iB 需的时间称uCE为关闭时间toff，它与饱和深度S有直 接关系，S越大toff越长。
3.2 TTL集成逻辑门
IBS U CC
RC
ui
iB
uO
T
uo
定义饱和深度： 三极管开关等效电路
S iB I BS
ube ≥ 0.7V S闭合
ube ＜ 0.7V S断开
S
2、三极管的动态开关特性
UIL
当基极施加一矩形电压uI时
uI UIL
iC、uO波形不够陡峭， iC、uO滞后于uI，
ICS
即三极管在截止与饱和状态转换需要 一定的时间。这是由三极管的结电容
3
T2 4 截 止
D 截止
Vo
3 0.3V
2T 3 饱和
（2）输入有低电平0.3V 时。
该发射结导通，VB1=1V。T2、T3都截止。 忽略流过RC2的电流，VB4≈VCC=5V 。
由于T4和D导通，所以：
VO≈VCC －VBE4 －VD
= 5 －0.7 －0.7 = 3.6（V）
实现了与非门的逻辑
端。多射极管工作放大状态。 - i b2 是T2管的反向驱动
i c1 = βi b1 = - i b2
电流。使T2管快速截止， 缩短了开关时间。
多射极管的优点：对T2管提供很大的反向驱散电流，
使T2 管很快由饱和转变为截止。
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（2）采用了推拉式输出级
当T4、D导通时，射极输
出，输出阻抗小；
二、三极管的开关特性
1、三极管的开关特性
在数字电路中工作在饱和区或截止区——开关状态。 UCC 下面以NPN硅管为例进行分析
ui = uiL≈0 iB = 0 ic≈0
uo≈ ucc
iC Rc
ui = uiH iB ＞ iC /β Uo= ucES ≈0
RB
临界饱和基极电流：
可靠饱和条件为：iB≥IBS
3
T2 4
1
3
31
A
2T 2
B
T1
C
Ve2
R e2
1k Ω
输出级：由T3、T4和Rc4、D组成 T3、T4在输入信号的输 作入 级用下，轮流中 导间 级 通，一个导通，另一个截止。叫中做间推级 拉输出级。
D
Vo
3
1
2T 3
输 出级
输出级
2．TTL与非门的逻辑关系
（1）输入全为高电平3.6V时。 由于T3饱和导通，输出电压为：
第三章 集成逻辑门
3.1 晶体管的开关特性 3.2 TTL集成逻辑门 3.3 CMOS电路 3.4 VHDL描述逻辑门电路
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3.1 晶体管的开关特性
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一、二极管的开关特性
1、静态特性 伏安特性
iD
+-
导通时的等效电路
截止时的等效电路
0
uD -
+
二极管加正向电压时导通，伏安特性很陡，压降很小（硅管： 0.7V，锗管0.3V），可以近似看作是一个闭合的开关 二极管加反向电压时截止，截止后的伏安特性具有饱和特性 （反向电流几乎不随反向电压的增大而增大）且反向电流很 小（nA级），可以近似看作是一个断打开的开关
由于T2饱和导通，VC2=1V。
VO=VCES3≈0.3V
T4和二极管D都截止。
实现了与非门的 逻辑功能之一：
输入全为高电平
时，输出为低电
A B
平。
C
1
R b1 4k Ω
2.1V
31 . 4 V1
T1 倒置状态
3.6V
Rc2 1. 6k Ω
1V 1
3
2T 2 饱 和
0 . 7 V1
R e2 1K
+ VC C（ + 5 V ） R c4 13 0Ω
一、DTL与非门
工作原理：
（1）当A、B、C全接为高电平5V时，二极管D1～D3都截止，而D4、
D5和T导通，且T为饱和导通， VL=0.3V，即输出低电平。 （2）A、B、C中只要有一个为低电平0.3V时，则VP≈1V，从而使D4、 D5和T都截止，VL=VCC=5V，即输出高电平。
所以该电路满足与非逻辑关系，即： LABC
4.3V
D 导通
Vo
3 3.6V
2T 3 截止
3、TTL与非门提高工作速度的原理
（1）采用多发射极三极管加快了存储电荷的消散过程。
当输入全接3.6V时：
VCC
Vb1=1.4V时： T1管集电结，
R1
RC
T2管发射结导通。正向驱动电
流很大，T2管快速饱和。
1
T1
T2
当输入中有一个由
3.6V
0
基极电流i b1流向低电平输入
功能的另一方面：
输入有低电平时， 输出为高电平。
R b1 4kΩ
1
综合上述两种情况， 3.6V 1V
该电路满足与非的
0.4V
31
A
逻辑功能，即： B
T1
C
饱和
LABC
0.3V
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Rc2 1.6 kΩ
5V 1
3
2T 2 截 止
1
R e2 1kΩ
+ VC C R c4 130 Ω
3
T2 4 导 通
T4
1
当T3导通时，T3为 导 通
深度饱和，输3
TTL 电 路 的 负 载
1
截止
能力强，当遇到
+ VC C（ + 5V ） R c4
3 2
充电
3 2
Vo CL
+ VC C（ + 5V ） R c4
T4
1
截止
D
截止
T3
1
导通
3 2
3 2
放电
Vo CL
容性负载是，其
冲放电速度快。 另当T2截止时，T4饱和，这样导致T3上