半导体集成电路第3章上.ppt

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1、半导体集成电路南京理工大学电光学院晶体管-晶体管逻辑（TTL）电路双极型逻辑电路简要历史六管单元TTL与非门两管单元TTL与非门四管、五管单元TTL与非门六管单元TTL与非门STTL和LSTTL电路TTL门电路逻辑扩展简化逻辑门双极型逻辑电路简史直接耦合晶体管逻辑电路（DCTL）存在“抢电流”现象。第一种实用的双极型数字电路电阻-晶体管逻辑（RTL）电路电阻-电容-晶体管耦合逻辑（RCTL）电路DTL与非门电路速度慢TTL系列第一代TTL，包括LTTL,HTTL输入级引入多发射极晶体管输出级采用有源负载第

2、二代TTL，包括STTL,LSTTL双极型逻辑电路简要历史六管单元TTL与非门两管单元TTL与非门四管、五管单元TTL与非门六管单元TTL与非门STTL和LSTTL电路TTL门电路逻辑扩展简化逻辑门9/15/20218VBEVBC饱和区反向工作区截止区正向工作区(正偏)(反偏)(正偏)(反偏)CBEnpn正向工作区IBICIEIE=IB+IC反向工作区IBICIEIC=IB+IE饱和工作区CBEVCES截止区CBE9/15/20219简易TTL与非门与非门ABCR1R2VCCVOB1B2T1T2ABCO0

3、0010011010101111001101111011110两管单元TTL与非门9/15/202110简易TTL与非门ABCR1R2VCCVOB1B2T1T2两管单元TTL与非门工作原理R1R2VCCB1ABC4K4K4K4K几个假设：1.发射极正向压降，当晶体管正向工作时，取VbeF=0.7V，而当晶体管饱和时，取VbeS=0.7V.2.集电结正向饱和压降，取VbcF=0.6~0.7V。3.晶体管饱和压降，当T1管深饱和时，因Ic几乎为零，取VceS＝0.1V，其余管子取VceS＝0.3V9/15/2

4、02111简易TTL与非门1.输入信号中至少有一个为低电平的情况R1R2VCCB1ABC1VVIL=0.3VVIL=0.3VVB1=VBE1+VIL=0.3V+0.7V=1VVB1被嵌位在1VIB1=(VCC-1V)/R1=5V-1V/4K=1mA4K4KIC1B2T2管截止,VOH=VCC-IOHR2输出高电平时电路供给负载门的电流0.4VIOHT1管的集电结反偏，Ic1很小，满足βIB1>Ic1，T1管深饱和，VCES1=0.1V，VB2=VCES1+VIL=0.4V9/15/202112简易TTL与

5、非门2.输入信号全为高电平R1R2VCCB1ABC1.4VVIH=5VVB1=VBC1+VBE2=0.7V+0.7V=1.4VVB1被嵌位在1.4V4K4KIC1B2VOH=5VT1管的发射结反偏,集电结正偏,工作在反向有源区,集电极电流是流出的,T2管的基极电流为:IB2=IC1=IB1+bIB1≈IB1（b<0.01)IB1=(VCC-VB1)/R1=5V-1.4V/4K=0.9mA∴IB2≈0.9mAT2管饱和，T2管的饱和电压VCES=0.3V∴VOL=0.3V9/15/202113ABCR1R2

6、VCCVOB1B2T1T20.7VT1管工作在反向放大区假设:ßF=20,ßR=0.02IB1=(VCC-VB1)/R1=5V-1.4V/4K=0.9mA-IE1=ßRIB1=0.02*0.9=0.018mA-IC1=(ßR+1)IB1=0.918=IB2假设T2管工作在正向放大区在R2上产生的压降为18mA*4K=72V4K4K不成立9/15/202114两管单元TTL与非门的静态特性电压传输特性VO(V)VOHVOLQ1Vi(V)Q2Q1,Q2截止区过渡区导通区VOH:输出电平为逻辑”1”时的最大输出

7、电压VOL:输出电平为逻辑”0”时的最小输出电压VIL:仍能维持输出为逻辑”1”的最大输入电压VIH:仍能维持输出为逻辑”0”的最小输入电压VILVIH9/15/202115高噪声容限低噪声容限不定区VIHVIL"1""0"VOHVOLVNMHVNMLGateOutputGateInputVNML=VIL-VOLVNMH=VOH-VIH在前一极输出为最坏的情况下,为保证后一极正常工作.所允许的最大噪声幅度噪声容限9/15/202116有效低电平输出Vin输入低电平有效范围0VIL有效高电平输出Vout输入

8、高电平有效范围VIHVDD过渡区VOHVOL噪声噪声幅值＋VOL