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3.4 TTL门电路
1. 双极性三极管的开关特性(静态)
图1
在数字电路中，三极管作为开关元件，主要工作在饱和和截止两种开关状态，放大区只是极短暂的过渡状态。
2. 三极管的开关时间(动态特性)
图2
(1) 开启时间ton ：三极管从截止到饱和所需的时间。
ton = td +tr
td ：延迟时间 tr ：上升时间
(2) 关闭时间toff ：三极管从饱和到截止所需的时间。
toff = ts +tf
ts ：存储时间(几个参数中最长的；饱和越深越长)
tf ：下降时间
toff > ton 。
开关时间一般在纳秒数量级。高频应用时需考虑。
3. TTL反相器(Transistor-Transistor Logic)
图3
图4
Ø采用推拉式输出级利于提高开关速度和负载能力
VT3组成射极输出器，优点是既能提高开关速度，又能提高负载能力。
当输入高电平时，VT4饱和，uB3=uC2=0.3V+0.7V=1V，VT3和VD截止，VT4的集电极电流可以全部用来驱动负载。
当输入低电平时，VT4截止，VT3导通(为射极输出器)，其输出电阻很小，带负载能力很强。
可见，无论输入如何，VT3和VT4总是一管导通而另一管截止。这种推拉式工作方式，带负载能力很强。
图5
图6
图7
图8
图9
两个重要参数：
(1) 输入短路电流IIS
当uI = 0V时，iI从输入端流出。
iI =－(VCC－UBE1)/R1 =－(5－0.7)/4 ≈－1.1mA
(2) 高电平输入电流IIH
当输入为高电平时，VT1的发射结反偏，集电结正偏，处于倒置工作状态，倒置工作的三极管电流放大系数β反很小(约在0.01以下)，所以
iI = IIH =β反 iB2
IIH很小，约为10μA左右。
Ø输入负载特性
TTL反相器的输入端对地接上电阻RI 时，uI随RI 的变化而变化的关系曲线。
图10
图11
图12
(1) 关门电阻ROFF —— 在保证门电路输出为额定高电平的条件下，所允许RI 的最大值称为关门电阻。典型的TTL门电路ROFF≈ 0.7kΩ。
(2) 开门电阻RON—— 在保证门电路输出为额定低电平的条件下，所允许RI 的最小值称为开门电阻。典型的TTL门电路RON≈ 2kΩ。
数字电路中要求输入负载电阻RI ≥ RON或RI ≤ ROFF ，否则输入信号将不在高低电平范围内。
振荡电路则令 ROFF ≤ RI ≤ RON使电路处于转折区。
图13
图14
图15
图16
图17
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