TTL反相器的基本电路（六款TTL反相器的基本电路设计原理图详解）
带电阻负载的bjt反相器，其动态性能不理想。因而，在保持逻辑功能不变的前提下，可以另外加若干元器件以改善其动态性能，如减少由于bjt基区电荷存储效应和负载电容所引起的时延。这需改变反相器输入电路和输出电路的结构，以形成ttl反相器的基本电路。
图2表示ttl反相器的基本电路，该电路由三部分组成，即bjtt1组成电路的输入级，t3、t4和二极管d组成输出级，以及由t2组成的中间级作为输出级的驱动电路，将t2的单端输入信号v12转换为互补的双端输出信号。以驱动t3和t4。
图2 ttl反相器的基本电路
1.ttl反相器的工作原理 （1）当输入为高电平，如vi=3.6v时，电源vcc通过rb1和t1的集电结向t2、t3提供基极电流，使t2、t3饱和，输出为低电平，vo＝0.2v。此时
vb1=vbc1+vbe2+vbe3=（0.7+0.7+0.7）v=2.1v
显然，这时t1的发射结处于反向偏置，而集电结处于正向偏置。所以t1处于发射结和集电结倒置使用的放大状态。由于t2和t3饱和，输出vc3=0.2v，同时可估算出vc2的值：
vc2=vces2+vb3=（0.2+0.7）v=0.9v
此时，vb4=vc2=0.9v。作用于t4的发射结和二极管d的串联支路的电压为vc2-vo=（0.9-0.2）v=0.7v，显然，t4和d均截止，实现了反相器的逻辑关系：输入为高电平时，输出为低电平。
（2）当输入为低电平，vi=0.2v时，t1的发射结导通，其基极电压等于输入低电压加上发射结正向压降，即
vb1=（0.2+0.7）v=0.9v
此时vb1作用于t1的集点结和t2、t3的发射结上，所以t2、t3都截止，输出为高电平。
由于t2截止，vcc通过rc2向t4提供基极电流，致使t4和d导通，其电流流入负载。输出电压为
vo≈vcc-vbe4-vd=（5-0.7-0.7）v=3.6v
显然：输入为低电平时，输出为高电平。
2.采用输入级以提高工作速度 当ttl反相器输入电压由高（3.6v）变低（0.2v）的瞬间，vb1＝（0.2+0.7）v＝0.9v。但由于t2、t3原来是饱和的，它们的基区存储电荷还来不及消散，在此瞬间，t2、t3的发射结仍处于正向偏置，t1的集电极电压为
vc1=vbe2+vbe3=（0.7+0.7）v=1.4v
此时，t1的集电结为反向偏置，因输入为低电平时，t1的发射结为正向偏置，于是t1工作在放大区，这时产生基极电流ib1，其射极电流β1ib1流入低电平的输入端。集电极电流ic2≈β1ib1的方向是从t2的基极流向t1的集电极，它很快地从t2的基区抽走多余的存储电荷，使t2迅速地脱离饱和而进入截止状态。t2的迅速截止导致t4立刻导通，相当于t3的负载是个很小的电阻，使t3的集电极电流加大，多余的存储电荷迅速从集电极消散而达到截止，从而加速了状态转换。
3.采用推拉式输出级以提高开关速度和带负载能力 图2采用了由t3、t4组成推拉式输出级。其中t4组成电压跟随器，t3为共射极电路，作为t4的射极负载。这种输出级的优点是，既能提高开关速度，又能提高带负载能力。
ttl反相器的基本电路（一） ttl与非门电路 图2所示的基本ttl反相器不难改变成为多输入端的与非门。它的主要特点是在电路的输入端采用了多发射极的bjt。器件中的每一个发射极能各自独立地形成正向偏置的发射结，并可促使bjt进入放大或饱和区。两个或多个发射极可以并联地构成一大面积的组合发射极。
图3（a）说明采用多发射极bjt用作3输入端ttl与非门的输入器件。当任一输入端为低电平时，t1的发射结将正向偏置而导通，t2将截止。结果将导致输出为高电平。只有当全部输入端为高电平时，t1将转入倒置放大状态，t2和t3均饱和，输出为低电平。
图3（b）为3输入端tll与非门的逻辑符号。
图3 具有多发射级bjt的3输入端与非门电路（a）电路图（b）逻辑符号
ttl反相器的基本电路（二） 带电阻负载的bjt反相器，其动态性能不理想。在保持逻辑功能不变的前提下，可以另外增加若干元器以改善其动态性能，如减少由于bjt基区电荷存储效应和负载电容所引起的时延。这需改变反相器输入电路和输出电路的结构，以形成ttl反相器的基本电路。下图就是一个ttl反相器的基本电路。
该电路由三部分组成： 由三极管t1组成电路的输入级；
由t3、t4和二极管d组成输出级；
由t2组成的中间级作为输出级的驱动电路，将t2的单端输入信号vi2转换为互补的双端输出信号vi3和vi4，以驱动t3和t4。
ttl反相器的基本电路（三） usb转ttl电路图
ttl反相器的基本电路（四） 为解决目前市场上销售的led彩灯控制器闪烁频率不可调或不容易调的问题，设计出一种基于ttl电路的led可调彩灯控制器，电路采用计数器和按钮开关作为手动档位控制，共有10档可调；配上译码器和数码管实现档位自动监测显示；由时间振荡电路和16通道多路复用器hcc4067bf组成可调定时器，可产生10组时钟振荡脉冲送入触发器dm74ls74an；再由双d触发器74ls74作为分频器控制彩灯闪烁频率；通过实际组装电路调试，电路顺利实现了10个档位手动控制，通过改变led彩灯闪烁频率，提高了led彩灯控制性能和闪烁效果。
led彩灯控制器的基本结构如图1所示，主要由档位控制器、可调定时器、档位显示、分频器、彩灯电路等组成，档位控制器设有按钮开关，共有0～9档可供选择，且可不断循环；档位显示电路由数据选择器sn74ls247n和七段led数码管组成，能监控、显示按钮开关动作；可调定时器选用多谐振荡器实现，可提供10组定时控制，分频器采用双d触发器74l574，进行二分频和四分频；彩灯电路选择不同颜色发光二极组合。
整个电路主要由档位控制、定时、档位显示、分频、彩灯等电路组成，电路设计如图所示。
ttl反相器的基本电路（五） ttl门电路工作速度相对于mos较快，但由于当输出为低电平时t5工作在深度饱和状态，当输出由低转为高电平，由于在基区和集电区有存储电荷不能马上消散，而影响工作速度。
改进型ttl与非门可能工作在饱和状态下的晶体管t1、t2、t3、t5都用带有肖特基势垒二极管（sbd）的三极管代替，以限制其饱和深度，提高工作速度改进型ttl与非门增加有源泄放电路。
ttl反相器的基本电路（六）
图1 ttl反相器组成的施密特触发器及其逻辑符号
若图1电路中，ttl反相器可用cd4069，其引脚图如图2。
ttl反相器的阈值电压vth≈vdd/2，r1r2，且输入信号vi为三角波，电路的参数如下：施密特触发器在输入信号正向增加时的阈值电压，称为正向阈值电压，用vt+表示。
得回差电压为△vt=vt+-vt-≈2（r1/r2）vth
上式表明，回差电压的大小可以改变r1、r2的比值来调节。电路工作波形及传输特性如图3所示。
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图2表示ttl反相器的基本电路，该电路由三部分组成，即bjtt1组成电路的输入级，t3、t4和二极管d组成输出级，以及由t2组成的中间级作为输出级的驱动电路，将t2的单端输入信号v12转换为互补的双端输出信号。以驱动t3和t4。
图2 ttl反相器的基本电路
1.ttl反相器的工作原理 （1）当输入为高电平，如vi=3.6v时，电源vcc通过rb1和t1的集电结向t2、t3提供基极电流，使t2、t3饱和，输出为低电平，vo＝0.2v。此时
vb1=vbc1+vbe2+vbe3=（0.7+0.7+0.7）v=2.1v
显然，这时t1的发射结处于反向偏置，而集电结处于正向偏置。所以t1处于发射结和集电结倒置使用的放大状态。由于t2和t3饱和，输出vc3=0.2v，同时可估算出vc2的值：
vc2=vces2+vb3=（0.2+0.7）v=0.9v
此时，vb4=vc2=0.9v。作用于t4的发射结和二极管d的串联支路的电压为vc2-vo=（0.9-0.2）v=0.7v，显然，t4和d均截止，实现了反相器的逻辑关系：输入为高电平时，输出为低电平。
（2）当输入为低电平，vi=0.2v时，t1的发射结导通，其基极电压等于输入低电压加上发射结正向压降，即
vb1=（0.2+0.7）v=0.9v
此时vb1作用于t1的集点结和t2、t3的发射结上，所以t2、t3都截止，输出为高电平。
由于t2截止，vcc通过rc2向t4提供基极电流，致使t4和d导通，其电流流入负载。输出电压为
vo≈vcc-vbe4-vd=（5-0.7-0.7）v=3.6v
显然：输入为低电平时，输出为高电平。
2.采用输入级以提高工作速度 当ttl反相器输入电压由高（3.6v）变低（0.2v）的瞬间，vb1＝（0.2+0.7）v＝0.9v。但由于t2、t3原来是饱和的，它们的基区存储电荷还来不及消散，在此瞬间，t2、t3的发射结仍处于正向偏置，t1的集电极电压为
vc1=vbe2+vbe3=（0.7+0.7）v=1.4v
此时，t1的集电结为反向偏置，因输入为低电平时，t1的发射结为正向偏置，于是t1工作在放大区，这时产生基极电流ib1，其射极电流β1ib1流入低电平的输入端。集电极电流ic2≈β1ib1的方向是从t2的基极流向t1的集电极，它很快地从t2的基区抽走多余的存储电荷，使t2迅速地脱离饱和而进入截止状态。t2的迅速截止导致t4立刻导通，相当于t3的负载是个很小的电阻，使t3的集电极电流加大，多余的存储电荷迅速从集电极消散而达到截止，从而加速了状态转换。
3.采用推拉式输出级以提高开关速度和带负载能力 图2采用了由t3、t4组成推拉式输出级。其中t4组成电压跟随器，t3为共射极电路，作为t4的射极负载。这种输出级的优点是，既能提高开关速度，又能提高带负载能力。
ttl反相器的基本电路（一） ttl与非门电路 图2所示的基本ttl反相器不难改变成为多输入端的与非门。它的主要特点是在电路的输入端采用了多发射极的bjt。器件中的每一个发射极能各自独立地形成正向偏置的发射结，并可促使bjt进入放大或饱和区。两个或多个发射极可以并联地构成一大面积的组合发射极。
图3（a）说明采用多发射极bjt用作3输入端ttl与非门的输入器件。当任一输入端为低电平时，t1的发射结将正向偏置而导通，t2将截止。结果将导致输出为高电平。只有当全部输入端为高电平时，t1将转入倒置放大状态，t2和t3均饱和，输出为低电平。
图3（b）为3输入端tll与非门的逻辑符号。
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由t3、t4和二极管d组成输出级；
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