TTL门电路
双极性数字集成电路中应用最广的为TTL电路 （Transister-Transister-Logic的缩写）国产TTL集成电路有CT54/74通用系列、CT54H/74H高速系列、CT54S/74S肖特基系列和CT54LS/74LS
低功耗肖特基系列。 2.4.1 TTL反相器的电路结构和工作原理 一、电路结构
TTL反相器电路结构如图2.4.1示，由三部分组成：T1、R1，D1构成的输入级；T2、R2、R3组成的倒相级，T4、T5、D2、R4组成输出级。输入端和输出端都是三极管结构。设电源电压Ec=+5v， A,B输入信号的高、低电平分别为：VIH=3.4v，VIL=0.2v，PN结的开启电压为VoN=0.7v。
1. A为低电平时，T1的发射结导通，并将T1的集电极电位钳在VIL+VoN=0.9v，
由于T1的集电极回路电阻为R2和T2的b-c结反向电阻之和，阻值非常大，所以T1工作在深度饱和区，Vces1 ? 0。显然，T2的发射结不导通，T2截止，Vc2为高电平，Ve2为低电平，使T5截止，故 R2上的压降很小，Vc2?Vcc，T4管导通。因此，输出为高电平VOH=3.6v。
2. 当输入信号为高电平VIH=3.6v，假设暂不考虑T1管的集电极支路，则T1管的发射结均应导通，可能使Vb1=VIH+0.7=4.3v。但是，由于Vcc经R1作用于T1管的集电极、T2和T5管的发射结，使三个PN结必定导通，Tb1=Vbc1+Vbe2+Vbe5=2.1v，使T1管的所有发射结均反偏，T1管处于倒置工作状态，T1、T2和T5管饱和导通，Vo=VoL=Vces5=0.3v，Vc2=Vces2+Vbe5=0.3+0.7=1v，T4管截止。综上所述，TTL非门输入端输入低电平，输出即为高电平；当输入端输入高电平时，输出为低电平，实现了非逻辑功能，
。
二、电压传输特性
1．TTL反相器的电压传输特性
图2.4.1示TTL反相器的电压传输特性是指门电路输入电压VI与输出电压VO之间的关系曲线，即VO = f（VI），电压传输特性如图2.4.2。
AB段: 当Vi<0.6v时，Vb1<1.3v，T2和T5管截止，T4导通，输出为高电平VoH=Vcc－ VR2－Vd2－Vbe4 3.4v，故AB段称为截止区。
BC段: 当0.7 CD段:当1.3v DE段: Vi大于1.4v以后，Vb1被箝位在2.1v，T2和T5管均饱和，Vo=Vces5=0.3v,故DE段称为饱和区 2．几个重要参数 （1） 输出高电平电压VOH——在正逻辑体制中代表逻辑“1”的输出电压。VOH的理论值为3.6V，产品规定输出高电压的最小值VOH（min）=2.4V。 （2）输出低电平电压VOL——在正逻辑体制中代表逻辑“0”的输出电压。VOL的理论值为0.3V，产品规定输出低电压的最大值VOL（max）=0.4V。 （3）关门电平电压VOFF——是指输出电压下降到VOH（min）时对应的输入电压。即输入低电压的最大值。在产品手册中常称为输入低电平电压，用VIL（max）表示。产品规定VIL（max）=0.8V。 （4）开门电平电压VON——是指输出电压下降到VOL（max）时对应的输入电压。即输入高电压的最小值。在产品手册中常称为输入高电平电压，用VIH（min）表示。产品规定VIH（min）=2V。 （5）阈值电压Vth——电压传输特性的过渡区所对应的输入电压，即决定电路截止和导通的分界线，也是决定输出高、低电压的分界线。 三、输入端噪声容限 TTL门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。同样，它的输入高低电平也有一个范围，即它的输入信号允许一定的容差，称为噪声容限。低电平噪声容限VNL是指在保证输出高电平的前提下，允许叠加 在关门电平VOFF上的最大正向干扰电压。高电平噪声容限VNH是指在保证输出低电平的前提下，允许叠加在 开门电平上的最大负向干扰电压。 2.4.2 TTL反相器的静态输入特性和输出特性 为了正确的处理门电路与门电路、门电路与其它电路之间的连接问题，必须了解门电路输入端和输出端的伏安特性，也就是通常所说的输入特性和输出特性。 一、 输入特性 当Vi 入低电平电流近似为 随Vi的增大，iI的绝对值随之略有减小，当Vi升至1.4v时，T2管和T5管都导通，iI随VI的增大而迅速减小，iR1中的绝大部分经T1管的bc结流入T2管的基极。当Vi大于VT以后，iI转为正方向。当VI=VIH=3.4v时，此时的输入高电平电流iIH约为40mA。 二、 输出特性 1.低电平输出特性(灌电流) 输出为低电平时，门电路输出端的T5管饱和导通而T4管截止。由于T5管饱和导通时c-e间的电阻很小（10以内），所以负载电流iL增加时VOL仅稍有升高。如下图所示，一定范围内基本为线性关系。低电平最大输出电流 2.高电平输出特性（拉电流） Vo=VOH时，T4管工作在射极输出状态，电路的输出阻抗很低。当负载电流较小情况下，负载电流变化时VOH变化很小；当负载电流的进一步增加，R4上压降也随之加大，使T4的bc结变为正向偏置，T4进入饱和状态，T4失去射极跟随功能，因而VOH随iL的增加而迅速下降。一般器件手册所给的高电平最大输出电流 IOH到0.4mA 3、带负载能力 （1）灌电流负载——当驱动门输出低电平时，电流从负载门灌入驱动门。当负载门的个数增加，灌电流增大，会使T3脱离饱和，输出低电平升高。因此，把允许灌入输出端的电流定义为输出低电平电流IOL，产品规定IOL=16mA。 由此可得出输出低电平时的扇出系数
