详细分析TTL与非门电路各部分功能

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VBE》0.7V时，称发射结施加正偏电压，三极管导通；当VBE《0.7V时，称发射结施加反偏电压，三极管截止。

♦　　当VBC》0.4V时，称集电结施加正偏电压；当VBC《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：Ie=Ib+Ic。

♦　　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•Ib。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，Ic与集电极所加电压大小无关，仅随Ib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VCE《0.3V（VBC=VB- VC= VE+0.7-VC》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，VB1=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VB1《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VB2《0.8V（发射极的电位）。

T3如果要导通，则T2也要同时导通，并且VB2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VB2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，VB2等于A，B输入的高电平，大于导通压降1.4V，因此导通），使得VB1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：Ic=Ib+Ie》Ib。Ib=（5-VB1）/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βIb，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，VB4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！