TTL与非门电路分析

　　TTL与非门（TTL推挽式与非门）是TTL集成逻辑门的一种，主要由三极管和二极管构成。如图（a）所示，它由输入级，中间级，输出级三部分组成。TTL与非门的优点在于输出阻抗低，带负载能力强，工作速度快。下面我们详细分析电路各部分功能。

　　　　　规定输入输出电位小于0.8V为低电平，大于2V为高电平。电路三极管为NPN型，NPN型三极管（T1为多发射极NPN三极管）构造如图(b)所示，一般三极管有以下特性：

　　　　　　♦　　当V_BE>0.7V时，称发射结施加正偏电压，三极管导通；当V_BE<0.7V时，称发射结施加反偏电压，三极管截止。

　　　　　　♦　　当V_BC>0.4V时,称集电结施加正偏电压；当V_BC<0.4V时,称集电结施加反偏电压。

　　　　　　♦　　三极管导通时，BE间压降为正偏电压0.7V，且电路满足电流关系：I_e=I_b+I_c。

　　　　　　♦　　三极管有四种工作状态：

　　  　　 　　　  1、放大区：发射结施加正偏电压，集电结施加反偏电压。此时满足电流关系： Ic=β•I_b。β为电流放大倍数，一般介于50~200之间。该电流关系用流控电流源等效表示，I_c与集电极所加电压大小无关，仅随I_b微小变化而显著变化。

　　　　　　　　2、饱和区：发射结施加正偏电压，集电结施加正偏电压。此时V_CE<0.3V（V_BC=V_B- V_C= V_E+0.7-V_C>0.4V）。电流关系为Ic<β•Ib，可以理解为滑动变阻器阻值到达最小值，然而也无法使Ic=β•Ib。

　　　　 　　　　3、截止区：发射结与集电极都施加反偏电压，三极管截止，集电极与发射极之间等效为开路。

　　　　 　　　　4、倒置区：发射结施加反偏电压，集电结施加正偏电压。此时三极管倒置，发射极相当于原来的集电极，集电极相当于原来的发射极，它也有自己的放大，饱和，截止状态。

　　　　下面开始切入正题：

　　　　　　一、当A，B至少有一个为低电平(发射极e输入电压小于0.7V)时，由于T₁基极通过R₁接电源，故T₁导通（假设T₁截止，电路开路，V_B1=5V，发射极存在正偏电压，则T₁导通），由于导通压降为0.7V，所以基极

　　　　　　　　电位被钳在V_B1<1.5V（低电平+导通压降）。假设T₂截止，所以T₁集电极端至T₂基极间等效于开路，使得V_B2<0.8V(发射极的电位)。

　　　　　　　　T₃如果要导通，则T₂也要同时导通，并且V_B2应该至少要1.4V（两个三极管串联导通压降），这与之前分析出的V_B2矛盾，因此，T₂与T₃都截止。

　　　　　　　　T₂截止后，T₂集电极与电源间为开路，T₄基极通过R₂接电源，故T4导通（导通分析同T₁），压降为1.4V（三极管压降+二极管压降），而T₃截止，地没有接入，因此Y≈5-1.4=3.6V，为高电平。

　　　　　二、当A，B都为高电平时，假设此时发射结电压正偏，此时由于T₂与T₃导通（假设未导通，T₁集电极端至T₂基极间开路，V_B2等于A,B输入的高电平，大于导通压降1.4V，因此导通），使得V_B1钳在2.1V（0.7V•3）。

　　　　　　　　这样的话，发射结的电压就反偏了。但是集电结仍是正偏。所以当输入高电平时，T₁便处于倒置区。

　　　　　　　　再来分析T₁的集电极（现在充当了发射极的功能）电流，由于倒置，电流公式变为：I_c=I_b+I_e>I_b。I_b=(5-V_B1)/4k=3.9/4k≈1mA。所以T₂基极电流约为1mA，假设T₂处于放大区，那么集电结电流等于βI_b，理论上至

　　　　　　　　少应该有50mA吧，但实际上，通过粗略计算（暂不考虑T₄所在之路的分流与T₂的CE压降），5/1.6k≈3mA，这个电流值远小于50mA，根据之前的介绍，可知T₂处于饱和区，这样的话，CE压降小于0.3V，V_B4达

　　　　　　　　不到1.4V，T₄与二极管D都截止。

　　　　　　　　同T₃的分析，T₄也处于饱和状态，则Y=0.3V（CE饱和压降），为低电平。

以上分析是参考一些资料后的个人理解，有错误之处请谅解！