TTL反相器

来源：投聚财经

TTL 反相器

1.电路

T 1、R 1、D 1组成输入级，T 2、R 2、

R 3组成中间级，T 4、D 2、T 5、R 4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	Y	?	A

VCC

(vO)

kΩ

1.6

kΩ

130Ω

vB1

vC2

A T2 D2

T1
vE2

kΩ

(vI)

输入级中间级输出级

设电源电压V ＝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 CC 当VI=VIL 时，T 当VI=VIH 时，如果不考虑T 2的存在，则应有显然，在存在T 2和T 5的情况下，T 2和T 5同时导通，							VCC Y (vO)
则VB1 被钳在2.1V，T 2导通使VC2 为低电	4	R1		1.6	R2	R4
						130Ω
		kΩ			kΩ
平，导致T 4、D 2截止、T 5导通，输出变为低	vB1				vC2	T4
电平VOL.	A		T1		T2	D2
	(vI)
D1					vE2	T5
					R3
1					kΩ
为确保T 5饱和导通T 4可靠截止，在T 4的发射极下串进二极管D 2。D 1是输入端钳位二极管，它可以防止输入电压为负时T 约为20mA。 1的发射极电流过大，起到保护作用。1允许通过的最大电流由于T 2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

高电平输入噪声容限：V NH

V IH

(min)

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.

V IH

(min)

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

V IH

(min)

1.8 V

V NL

V IL

(

(max)

V IL

0.8

0.2

0.6 V

V NH

V IH

(min)

V IH

(min)

3 . 4

1 . 8

1 . 6 V

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。 VCC

规定输入电流i 向，流出T1为负方向。 I流入T1的方向为正方 R1 1.6kΩ R2 130 R4 Ω A vC2

T2
T4

D2
1

VCC

当VCC=5v,VI=VIL=0.2v 时，输入低电平电流为

??1 mA

kΩ

V CC

R 1

be2

VI=0 时的输入电流叫做回路短路电流IIS。显然, IIS 的数值

be5

比IIL的数值要略大一点。在作近似分析计算时,IIL经常

用手册上给出的IIS近似代替。IIL的方向流出T1管。

v I?V IH?3.4 V时，T1管处于的状态，相当于把原来的集电极C1当作发射极E状态）。 1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

VCC

4 kΩ

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

的值在以下

40?A

。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。

A
(vI)

（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

VCC

i L

VCC

kΩ

1.6

kΩ

130Ω

1.6 kΩ

130Ω

vB1

vC2

vE2

(vO)

kΩ

输出高电平时，负载电流iL 较小范围内变化时，T 4各级的

电压，T V C?V B?V E 4工作放大状态（射极跟随输出），变化很小。随着负载电流绝对 v OH

值的增加，R 4上的压降也随之加大，最终将使T 4的b—c 结变为正向偏置，T 4进入饱和状态。

这时T 4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v OH i L

iL ?5 mA 的范围内 v OH 变化很小。当iL ?5 mA 以后， v OH 随着

绝对值的增加下降较快。

时门电路内部消耗的功率已达到1mW。
由于受到功耗的，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VCC?5 V VOH ?2 . 4 V I OH?0 . 4 mA
B.低电平输出特性
电路外接负载R
当电路输出为低电平时，T
L接电源V CC。由于T饱和导通时c—e 间的内阻(导通内阻)很小管截止，输出端的等效电路如图所示：
（通常在10Ω
所示，可以看出

VCC

vOL/V

iL/mA

2.0

1.0

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。负载能力的大小。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电路带

（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。

当
2和T 5的发射结同时导
在R
v
P
I
??
?
R
R
P
1
R
时，几乎随R
?
P
R 1
( V CC?v BE 1
P正比变化
)
由图可见，因为输入电流流过R，必然会
P
在R上产生压降而形成输入端电位VI。
P
vI ?1 . 4 V 的一条水平线。

通，v I被钳在了1.4V 左右，此后即使R P再增
大，v I也不会再升高。v I 与R P的关系趋近于