输出级:由三极管T3、T4、二极管D和电阻RC4组成。如图3所示,图3(a)是前面讲过的三极管非门电路,图3(b)是TTL与非门电路中的输出级。从图中可以看出,输出级由三极管T3实现逻辑非的运算。但在输出级电路中用三极管T4、二极管D和RC4组成的有源负载替代了三极管非门电路中的RC,目的是使输出级具有较强的负载能力。

TTL与非门的基本结构、工作原理和特性

图3 晶体管非门电路与TTL与非门输出级

(2)工作原理

在下面的分析中假设输入高、低电平分别为3.6V和0.3V,PN结导通压降为0.7V。

①输入全为高电平3.6V(逻辑1)

如果不考虑T2的存在,则应有UB1=UA+0.7=4.3V。显然,在存在T2和T3的情况下,T2和T3的发射结必然同时导通。而一旦T2和T3导通之后,UB1便被钳在了2.1V(UB1=0.7×3=2.1V),所以T1的发射结反偏,而集电结正偏,称为倒置放大工作状态。由于电源通过RB1和T1的集电结向T2提供足够的基极电位,使T2饱和,T2的发射极电流在RE2上产生的压降又为T3提供足够的基极电位,使T3也饱和,所以输出端的电位为UY=UCES=0.3V, UCES为T3饱和压降。

可见实现了与非门的逻辑功能之一:输入全为高电平时,输出为低电平。

②输入低电平0.3V(逻辑0)

当输入端中有一个或几个为低电平0.3V(逻辑0)时,T1的基极与发射级之间处于正向偏置,该发射结导通,T1的基极电位被钳位到UB1=0.3+0.7=1V。T2和T3都截止。由于T2截止,由工作电源VCC流过RC2的电流仅为T4的基极电流,这个电流较小,在RC2上产生的压降也小,可以忽略,所以UB4≈VCC=5v,使T4和D导通,则有:UY=VCC-UBE4-UD=5-0.7-0.7=3.6V。

可见实现了与非门的逻辑功能的另一方面:输入有低电平时,输出为高电平。

综合上述两种情况,该电路满足与非的逻辑功能,是一个与非门。

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