TTL集成门电路典型输入级形式
一、ttl集成门电路的结构
1.总体结构
所谓ttl就是transistor transistor logic，就是说是由晶体管和晶体管之间构成电路。
2. ttl集成门电路典型输入级形式
1）二极管与门输入
2）二极管或门输入
3）单发射级输入
跟随输入的同相关系
钳位二极管vd：左下角并有二极管，既抑制输入端可能出现的负极性干扰脉冲，又可以防止输入电压为负时，vt的发射极电流过大，起保护作用。
电路中经常有干扰信号，当a端出现了一个比较大的负极性脉冲的干扰信号，假设有-20v，那么压降vcc-（-20v）就有25v了，晶体管的发射结会烧坏。然鹅并联二极管之后，由于二极管电阻很小会迅速导通，将a点电压钳位在-0.7v.
4）多发射级输入
3. ttl集成门电路典型中间级形式
1）单变量分相器
三极管基极输入，发射极和集电极作为输出。
a=0.3v，三极管截止，f1=vcc=12v，f2=0v.
a=3.0v，三极管导通，f2=3.0-0.7=2.3v；f1-f2范围是0.1~0.3v，f1是2.4~2.6v.
f1称为反相输出端，f2称为同相输出端。
2）两个变量相或的分相器
两个三极管的基极分别作为输入，发射极相连，集电极相连作为两个输出
3）多个变量相或的分相器
4. ttl集成门电路典型输出级形式
1）图腾柱输出电路
a’为高电平，a为低电平，vt1导通，vt2截止，vo=a‘-0.7-0.7为高电平；
a 为高电平，a’为低电平，vt2导通，饱和导通，vt1截止，vo是ce间压降，约为0.1~0.3v，为低电平；
所以结论就是 —— 输出和a‘（前提：a’是上面的变量）一致 。
vd这个二极管作用，使得vt1至少要1.4v才能导通，保证了只有一管导通的可靠性，在下面ttl非门（反相器）那里还有说明。
2）图腾柱和复合管输出电路
3）集电极开路（oc）门输出电路
4）三态（ts）门输出电路
二、几种典型的ttl集成复合门电路
1. ttl非门（反相器）
分析：由上面单个的分析（翻到上面回忆一下。..。..。），输入级是跟随的，a是低电平，集电极输出低电平a；a是高电平，集电极输出高电平a。中间级是单变量分相器，下面发射极是同向得到a，上面集电极是反相得到a’。输出级是和上面的变量，也就是和a’保持一致。
d2的作用： 当a为高电平，t2、t5会饱和导通，v（c2）是0.7+（0.1~0.3）=0.8~1.0v，而t5的集电极在0.1~0.3v，如果没有d2就可能导致t4导通，加了d2就等于多了0.7压降才能使t4导通，可靠性增加。
继续分析：
vcc=5v，a=0.2v时，t1导通，t1基极=0.9v，大约有4v的电压加在r1上，电流为1ma，大于基极临界饱和电流，t1是饱和导通。t1的饱和导通会使ce间压降特别小，t1的集电极电压会被钳位在0.3~0.5v之间，而t2至少要1.4v才能导通，所以t2和t5都是截止的。t2截止使得v（c2）在vcc附近，r2上通过的电流很小，vcc经过1.4v压降到vo大概在3.6v。
电压传输特性：
bc段是r2的压降影响的。
噪声容限：在保证输出高、低电平基本不变（或者说变化的大小不超过允许限度）的条件下，允许输入电平有一定的波动范围。
74系列门电路输入高电平和低电平时的噪声容限分别为：
v（nh）=voh（min）-vih（min）=0.4v;
v（nl）= vil（max）-vol（max）=0.4v;
ps:cmos反相器的噪声容限可以达到电源电压的45%.
2. ttl集成与非门
多发射极输入——单变量分相器——图腾柱输出
悬空：
a悬空，相当于接了一个无穷大的电阻接地，a、b输入只有b输入有效，ab=（1与b）=b 。
ttl某个引脚悬空，相当于是接了高电平。
输入端接电阻接地：
要关注电阻的阻值大小，ron开门电阻比较大，相当于接高电平；roff关门电阻比较小（小于1kω），相当于接低电平。
3. ttl集成或非门
两个单发射极输入——两变量相或的分相器——图腾柱输出
4. ttl集成与或非门
两个独立的双变量输入——两变量相或的分相器——图腾柱输出
5. ttl集成异或门
三、集电极开路（oc）门
1. 集电极开路（oc）与非门
1）功能
输入a、b，输出（a+b）’；
2）分析
a、b中有一个是高电平，t2、t5导通，输出低电平；
a、b都是低电平，t2、t5截止，输出高电平。
3）电路工作时需要外加vcc和限流电阻rl.
当t5导通的时候，不会使电流过大；当t5截止的时候，等效为一个大电阻，电压大部分降在t5上，y输出为低电平。
注：右边那个菱形下面加一横，代表oc门
2. oc门输出并联使用
t5的尺寸比较大，可以承受大电流、大电压。
3. 小结oc门的特点
1）工作时需外接负载电阻（rl）和电源（vcc）
2）可根据要求选择电源，灵活得到下级电路所需电压
3）可将oc门输出端直接并联，进行“线与”
4）有些oc门的输出管设计尺寸比较大，足以承受较大的电流和较高的电压，可直接驱动小型继电器
四、三态（ts）输出门
1. 高电平使能的三态门
分析：
输入级是三变量的多发射级输入，结果是ab（en），en是高电平的时候，a、b有效，就是一般的与非门，也就是所谓的高电平使能。
当en=0，t2、t5是截止的，t4的基极也被钳位在0.7v左右，由于t4下面还有一个二极管，至少要1.4v才能导通，所以t4也是截止的，这时的等效电阻很大，电路呈现高阻态。
2. 低电平使能的三态门
正常工作时，en 是低电平。
3. 三态门的应用
1）三态输出门接成总线结构
通过控制en，使数据分时传输，挂载在一条总线上
2）三态输出门实现数据的双向传输
g1高电平使能，g2高电平使能
4. 小结三态门的特点
1）三态：低电平、高电平、高阻态
2）可实现在同一根导线上分时传送若干门电路的输出信号（即接成总线结构）
3）可做成单输入、单输出的总线驱动器
4）还可以实现数据的双向传输等
结束
1. ttl电路一般由输入级、中间级和输出级三级电路组成，其输入级和输出级都采用累了晶体三极管，所以称为晶体管-晶体管逻辑电路。ttl典型电路包括反相器、与非门、或非门、三态（ts）输出门、集电极开路（oc）门等。
2. 研究ttl电路主要是研究其外部特性（即输入与输出之间的逻辑关系）和外部电气特性（包括电压传输特性、输入特性、输出特性、动态特性等）两方面。
3. ttl逻辑电路基本系列为sn54/74系列，为满足提高工作速度和降低功耗的需要，随后相继出现了74h、74j、74s（肖特基）、74ls（低功耗肖特基）、74as、74als、74f等改进系列。目前，ttl电路正朝着高速、低功耗、bi-mos工艺方向发展。
ps. cmos的功耗低，但是不能像ttl那样输出端有有一个较大的电路。
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2. ttl集成门电路典型输入级形式
1）二极管与门输入
2）二极管或门输入
3）单发射级输入
跟随输入的同相关系
钳位二极管vd：左下角并有二极管，既抑制输入端可能出现的负极性干扰脉冲，又可以防止输入电压为负时，vt的发射极电流过大，起保护作用。
电路中经常有干扰信号，当a端出现了一个比较大的负极性脉冲的干扰信号，假设有-20v，那么压降vcc-（-20v）就有25v了，晶体管的发射结会烧坏。然鹅并联二极管之后，由于二极管电阻很小会迅速导通，将a点电压钳位在-0.7v.
4）多发射级输入
3. ttl集成门电路典型中间级形式
1）单变量分相器
三极管基极输入，发射极和集电极作为输出。
a=0.3v，三极管截止，f1=vcc=12v，f2=0v.
a=3.0v，三极管导通，f2=3.0-0.7=2.3v；f1-f2范围是0.1~0.3v，f1是2.4~2.6v.
f1称为反相输出端，f2称为同相输出端。
2）两个变量相或的分相器
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1）图腾柱输出电路
a’为高电平，a为低电平，vt1导通，vt2截止，vo=a‘-0.7-0.7为高电平；
a 为高电平，a’为低电平，vt2导通，饱和导通，vt1截止，vo是ce间压降，约为0.1~0.3v，为低电平；
所以结论就是 —— 输出和a‘（前提：a’是上面的变量）一致 。
vd这个二极管作用，使得vt1至少要1.4v才能导通，保证了只有一管导通的可靠性，在下面ttl非门（反相器）那里还有说明。
2）图腾柱和复合管输出电路
3）集电极开路（oc）门输出电路
4）三态（ts）门输出电路
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1. ttl非门（反相器）
分析：由上面单个的分析（翻到上面回忆一下。..。..。），输入级是跟随的，a是低电平，集电极输出低电平a；a是高电平，集电极输出高电平a。中间级是单变量分相器，下面发射极是同向得到a，上面集电极是反相得到a’。输出级是和上面的变量，也就是和a’保持一致。
d2的作用： 当a为高电平，t2、t5会饱和导通，v（c2）是0.7+（0.1~0.3）=0.8~1.0v，而t5的集电极在0.1~0.3v，如果没有d2就可能导致t4导通，加了d2就等于多了0.7压降才能使t4导通，可靠性增加。
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vcc=5v，a=0.2v时，t1导通，t1基极=0.9v，大约有4v的电压加在r1上，电流为1ma，大于基极临界饱和电流，t1是饱和导通。t1的饱和导通会使ce间压降特别小，t1的集电极电压会被钳位在0.3~0.5v之间，而t2至少要1.4v才能导通，所以t2和t5都是截止的。t2截止使得v（c2）在vcc附近，r2上通过的电流很小，vcc经过1.4v压降到vo大概在3.6v。
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1）工作时需外接负载电阻（rl）和电源（vcc）
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分析：
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1）三态输出门接成总线结构
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1）三态：低电平、高电平、高阻态
2）可实现在同一根导线上分时传送若干门电路的输出信号（即接成总线结构）
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1. ttl电路一般由输入级、中间级和输出级三级电路组成，其输入级和输出级都采用累了晶体三极管，所以称为晶体管-晶体管逻辑电路。ttl典型电路包括反相器、与非门、或非门、三态（ts）输出门、集电极开路（oc）门等。
2. 研究ttl电路主要是研究其外部特性（即输入与输出之间的逻辑关系）和外部电气特性（包括电压传输特性、输入特性、输出特性、动态特性等）两方面。
3. ttl逻辑电路基本系列为sn54/74系列，为满足提高工作速度和降低功耗的需要，随后相继出现了74h、74j、74s（肖特基）、74ls（低功耗肖特基）、74as、74als、74f等改进系列。目前，ttl电路正朝着高速、低功耗、bi-mos工艺方向发展。
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