TTL门电路：原理与应用详解

TTL门电路：原理与应用详解

TTL门电路是一种基于双极性晶体管的集成电路，其最重要的特性是门的输入在未连接时将为逻辑高电平。在硬件电路中，数字器件主要分为晶体管构成和场效应管构成两大类，而晶体管构成的门电路被称为TTL门电路。

TTL电路工作原理

TTL门电路种类繁多，包括非门、与非门、或非门、与或非门以及OC输出的与非门等。以常用的与非门电路为例，其基本结构如图1所示：

图1 非门的TTL电路

从图1中可以看出，非门电路主要由三个部分组成：

1. 输入级：由Q1晶体管构成，可以看作是由两个背靠背的二极管组成，P结分别连接输入和Q2的基极。
2. 中间级：由三极管Q2和电阻R2、R4组成，其作用是提高输出管的开通速度，改善电路性能。
3. 输出级：由三极管Q3、Q4、二极管D1和电阻R3组成，其中D1起到保护作用。

工作过程

• 当输入端为逻辑低电平时，Q1导通，Q2截止，此时输出高电平，电压约为Vcc - 1V。
• 当输入端为逻辑高电平时，Q1截止，Q2导通，此时输出低电平，电压约为0.4V。

TTL电路应用

TTL门电路有多种应用场景：

1. 多路与输入：如图2所示，可以简化电路结构，去除功率部分，只保留逻辑部分。

图2 2路TTL输入

2. 图腾柱输出：如图3所示，通过Q3、Q4、D1和R3构成图腾柱输出结构，提供较强的供电能力。

图3 图腾柱输出电路

3. 集电极开漏输出：如图4所示，取消Q3、D1和上拉电阻，通过外部上拉电阻确保正常运行。

图4 开漏型TTL输出

4. 三态门输出：如图5所示，输出具有高、低和高阻三种状态。当OE使能为低电平时，输出呈现高阻态；当OE使能为高电平时，输出状态由输入决定。

图5 三态门输出电路