一、双极性三极管的开关特性1、双极性三极管结构有NPN和PNP两种,工作时有电子和空穴两种载流子参与导电,此类三极管就称为双极性三极管(Bipolar Junction Transistor,简称BJT)。
2、输入输出特性输入特性指的是输入电流与输入电压之间的关系,Von是开启电压,一般硅管0.5-0.7V,锗三极管0.2~0.3V
把CE看作输出,输出特性指是Vce和Ic的关系,共有三个工作区。
放大区:Ic随Ib成正比的变化,几乎不受Vce变化影响。电流放大系数B=Ic/Ib,一般三极管B值在几十到几百;
饱和区:Ic不再更随Ib的变化而变化,趋于饱和,硅三极管饱和区的Vce约0.6~0.7V;
截止区:Ic几乎为0,只有极小的反向穿透电流Iceo流过,一般1uA以下;
3、三极管基本开关电路Vi=0,三极管截止,Vo≈Vcc;
Vi=1,三极管导通,Vo=0;Ib=(Vi-Von)/Rb,Vo=Vce=Vcc-IcRc=Vcc-BIbRc
4、三极管开关电路等效电路很简单啊,电路缺点:输入高电平时,Vcc会全部加在Rc上,导致功耗大;输入低电平时,三极管截止,输出的电阻很大(等于Rc)
5、动态开关特性Ic的变化滞后于Vi的变化,所以Vo的变化滞后于Vi的变化,在高速开关电路中,我们就需要考虑这个滞后特性。
二、TTL反相器1、电路结构和工作原理A=0,T1导通,T2截止,T4导通,T5截止,Y=1
A=1,T1截止,T2导通,T4截止,T5导通,Y=0;其中需要注意,在A=1,也就是Vi=3.4V时,T1刚开始是导通的,因为B电压大于E电压,所以集电极电压为3.4V,3.4V会使T2和T5都导通,T2和T5导通后,T2和T5的BE电压都为0.7V,会将T1的集电极电压钳位在1.4V,所以T1的基极会钳位在2.1V,不会是4.1V,这就和T2和T5导通矛盾了,T1的基极2.1V,相当于T1的BC之间的PN结正偏(集电极正偏),因为基极2.1V,发射极3.4V,所以最后T1截止了。
2、电压传输特性1、AB段,Vi很小,T1导通,T2截止,T5截止,T4导通,所以Vo是高电平,Vo的值等于VCC减去(落在R2上的电压+T4的Vbe+D2的导通压降),所以在3.4V左右;
2、BC段,0.7<Vi<1.3V,所以T2导通,T5截止。T2工作在放大区,随着Vi的增加,Vc2和Vo线性的下降;
3、CD段,输入电压升高至1.4V,T2和T5都会导通,T4截止,Vo变为0;
3、输入端噪声容限同CMOS反相器一样,TTL反相器也有噪声容限,也很好理解。
4、静态输入特性和输出特性输入特性输入特性指的是输入电流和输入电压之间的关系。
输出特性高电平输出特性
Vo=RL*Vcc/(RL+Ron),在RL减小(负载电流增大)时,Vo会减小。
低电平输出特性
Vo=Ron*Vcc/(Ron+RL),负载电流增大,也就是RL减小,Vol会升高。
输入端负载特性Vi=Rp*(Vcc-Vbe)/(R1+Rp),将分子分母同时除以Rp,我们发现,随着Rp增大,Vi也会增大,当Vi增大到1.4V时,be2和be5同时导通,T1的基极会被钳位在2.1V,Vi也就不变了。
三、其他的TTL门电路1、TTL与非门T1是双发射极的三极管。(A=B=0)/(A=0,B=1)/(A=1,B=0),T2和T5都是截止,Y=1;A=B=1时,T2和T5导通,Y=0;
下图是多发射极三极管的等效电路。
2、集电极开路(OC门)OC门可以参考CMOS中的OD门,其实是一个道理。
两个OC门的输出直接相连也可以组成线与结构。
3、三态输出(TS门)EN=1,P=1,二极管D不通,Y=(AB)’
EN=0,P=0,T2和T5会截止,同时二极管D导通,T4的基极电压被钳位在0.7V,T4截止,此时Y是高阻态。
综上:EN=1时,电路正常工作,称EN控制端高电平有效。