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TTL 反相器1.电路 T1、R1、D1组成输入级，T2、R2、R3组成中间级，T4、D2、T5、R4组成输出级A 为输入，Y 为输出输出与输入之间的关系是反相关系，即设电源电压 VCC＝5V ，输入信号的高、低电平分别为 ViL=0.2v,ViH=3.4v ,三极管的开启电压为 0.7V 2.工作原理 当 VI=VIL 时，T1导通，导通后 T1的集电极电压为 0.2V因此 T2，T5管截止，使 VC2 为高电平,VE2 为低电平，从而使 T4、 D2导通，输出为高电平 VOH.当 VI=VIH 时，如果不考虑 T2的存在，则应有显然，在存在 T2和 T5的情况下，T2和 T5同时导通，则 VB1 被钳在 2.1V，T2导通使 VC2 为低电平 ，导致 T4、D2截止、T5导通，输出变为低电平 VOL.为确保 T5饱和导通 T4可靠截止，在 T4的发射极下串进二极管 D2D1是输入端钳位二极管，它可以防止输入电压为负时 T1的发射极电流过大，起到保护作用 D1允许通过的最大电流约为 20mA由于 T2集电极输出的电压信号和发射极输出的电压信号变化方向相反，所以把这一级也叫做倒相级。

输出级在稳定状态下 T4和 T5总是一个导通而另一个截止，这就有效地降低了输VCR1 T5R3R4R2T2T1 T4D1 D2A Y130kΩ41.6kΩ ΩkΩ(vI) (vO)输 入 级 中 间 级 输 出 级vB1vC2vE214.1BIHONvVCR1 T5R3R4R2T2T1 T41 D2A Y130kΩ41.6kΩ ΩkΩ(vI) (vO)vB1vC2vE2出级的静态功耗并提高了驱动负载的能力通常把这种形式的电路称为推拉式（push pull) 输出电路反相器输出电压 VO 随输入电压 VI 的变化，称为电路的电压传输特性，其曲线为反相器的电压传输特性曲线 3.电压传输特性 曲线的 AB 段，因为 VI=0.7V 但低于 1.4V，所以 T2导通而 T5依旧截止这时 T2工作在放大区，随着 VI 的升高， T5开始导通,VC2,VO 线性地下降这一段称为特性曲线的线性区当输入电压 VI>=1.4V，T2和 T5将同时导通，T4截止，输出电位 VO 很快下降为低电平，此段称为转折区 CD，转折区中点对应的输入电压称为阈值电压或门槛电压，用 VTH 表示此后 VI 继续升高, VO 不再变化，进入特性曲线的 DE 段。

DE 段称为特性曲线的饱和区一般地，TTL 反相器工作在 AB 段和 DE 段，即输入信号为低电平和高电平此时反相器输出高电平和低电平电压传输特性描述了反相器输出电压随输入电压变化时的变化规律输入信号噪声容限 VNL和 VNH电压传输特性可见，当输入信号偏离正常低电平 （0.2V ）而升高时，输出的高电平并不会改变同样，当输入信号偏离正常的高电平（3.4V）而降低时，输出的低电平也不会改变因此，输入信号有一个允许的波动范围，称为噪声容限，定义低电平输入噪声容限 vO/ VvI/ V1 . 00 . 54 . 03 . 02 . 001 . 51 . 0 2 . 0DCBAEVT H2423.OHCRBEvvvO/ VvI/ V1 . 00 . 54 . 03 . 02 . 001 . 51 . 0 2 . 0DCBAEVT H(max)NLIILV 高电平输入噪声容限： VIL(max)是指在保证输出电压为为额定高平（3.4V）90%的条件下，允许的最大输入低电平值一般 VIL(max)>=0.8v.是指在保证输出为额定低电平的条件下，允许的最低输入高电平值一般 电路在实际应用时由于外界干扰，电源波动等原因，会使输入电压偏离原来的值。

噪声容限的大小反应了门电路抗干扰能力的大小4.TTL 反相器的静态输入特性和输出特性为了正确处理门电路与门电路、门电路与其他电路之间的连接问题，必须了解电路输入端和输出端的伏安特性1 ）输入特性：是指输入电流 随输入电压变化的关系曲线反相器电路，如果输入信号仅为高电平或低电平时，则输入端的电路等效可画出规定输入电流 i I流入 T1的方向为正方向，流出 T1为负方向 当 VCC=5v,VI=VIL=0.2v 时，输入低电平电流为VI=0 时的输入电流叫做回路短路电流 IIS显然, I IS 的数值比 IIL 的数值要略大一点在作近似分析计算时, I IL 经常用手册上给出的 IIS 近似代替IIL的方向流出 T1管 时，T1管 处于 的状态，相当于把原来的集电极 C1当作发射极 E1使用，而把原来的发射极当做集电极使用了称这种工作状态为倒置状态（反向放大状态）min)IHINV(min)IHV (min)1.8IHV(max)0.82.6NLIILVVIHIH143(in)(in) VCR1 T5R3R4R2T2T1 T4D1 D2A Y130kΩ41.6kΩ ΩkΩ(vI) (vO)vB1vC2vE2VC Cb e2b e5D1vIiIT1R1k Ω41CBEILILvmAR3.4IHvVCBEVVC Cb e2b e5D1vIiIT1R1k Ω4倒置状态下三极管的电流放大系数极小（  在0.01 以下），所以高电平输入电流也很小。

74 系列门电路每个输入端 IH的值在以下 A40方向流入 T1管内画出 iI随 VI变化的曲线—输入特性曲线输入电压介于高、低电平之间的情况要复杂一些，但考虑到这种情况通常只发生在输入信号 电平转换的暂短过程中，所以就不作详细的分析了2 ）输出特性：是指输出电压 随输出电流变化的关系曲线A.高电平输出特性当电路输出高电平时，T4和 D2导通，T5截止，输出端的等效电路可画出输出高电平时应用时外接负载 RL规定输出电流 i L流入反相器的方向为正方向，流出为负方向 vI/ ViI/ m A0 . 5 1 . 0 1 . 5 2 . 00 . 51 . 0__0 . 51 . 01 . 5___0< 4 0 μ A2 . 0_VCR1 T5R3R4R2T2T1 T4D1 D2A Y130kΩ41.6kΩ ΩkΩ(vI) (vO)vB1vC2vE2VC CR4T4D2ΩR2k Ω1 . 6 1 3 0iLRLvO输出高电平时，负载电流 iL 较小范围内变化时，T4各级的电压 ， T4工作放大状态（射极跟随输出）， 变化很小随着负载电流绝对值的增加，R4上的压降也随之加大，最终将使 T4的 b—c 结变为正向偏置，T4进入饱和状态。

这时 T4将失去射极跟随功能，因而 随 绝对值的增加几乎线性下降 下图给出了 74 系列门电路在输出高电平时的输出特性曲线曲线上可见，在 mAiL5的范围内 OHv 变化很小当 mAiL5 以后， OHv 随着绝对值的增加下降较快由于受到功耗的限制，手册上给出的高电平输出电流最大值要比 5mA 小得多74 系列门电路的运用条件规定，输出为高电平时，最大负载电流不 0.4Ma.如果 VC5 OH4.2 mAIOH4.0时门电路内部消耗的功率已达到 1mWB.低电平输出特性当电路输出为低电平时，T5管饱和导通而 T4管截止，输出端的等效电路如图所示：电路外接负载 RL接电源 VCC由于 T5饱和导通时 c—e 间的内阻 (导通内阻)很小（通常在10Ω 以内），所以负载电流 Li增加时输出的低电平 OLv稍有升高低电平输出特性曲线如图所示，可以看出 与 Ov 的关系在较大的范围里基本是线性的从这个例子中还得到，门电路无论输出高电平还是低电平均有一定的输出电阻，所以输出的高、低电平都要随负载电流的改变而发生变化这种变化越小，说明门电路带负载的能力越强有时也用输出电平的变化不超过某一规定值时允许的最大负载电流来定量表示门LiEBCVOHvLiiI/ m AvO H / V51 01 . 02 . 0T5vOR3RLVC CiL iL/mAvOL/V0510151.02.0电路带负载能力的大小。

3 ）输入端负载特性门电路应用时，有时需要在输入端接入电阻 RP讨论输入端电压 VI 随 RP变化的关系曲线即为输入端负载特性等效电路如图由图可见，因为输入电流流过 RP， 必然会在 RP 上产生压降而形成输入端电位 VI在 时， 几乎随 RP正比变化当 Iv上升到 1.4V 以后，T2和 T5的发射结同时导通， I被钳在了 1.4V 左右，此后即使 RP再增大， Iv也不会再升高 Iv与 RP的关系趋近于 VI4.1的一条水平线VC Cb e2b e5vIT1R1k Ω4RP11()ICBEvVvPvI/ VRP/ k Ω2 . 01 . 01 . 0 3 . 02 . 00。