上节内容介绍DTL电路,并介绍由三极管构成的非门电路。有了三极管非门电路是不是可以经过组合形成由三极管构成的TTL(transistor-transitor logic)门电路呢,答案是肯定的。本节内容从数学和电路两个方面探讨TTL分立器件电路设计与分析,分析和推导方法对后续MOS电路的分析也有很好的指导意义。在介绍TTL逻辑门电路之前首先复习TTL非门电路的构成。非门电路如图1所示。
图1 TTL非门电路
1.典型电路分析
(1) 三极管并联电路
图1电路中输出端Y与输入端的关系为 。有了这个基础,我们不仅会想,如果将同样的电路并联使用,会是什么样的逻辑关系呢?首先分析图2所示的电路。
图2 三极管非门电路并联
分析电路步骤如下:
- 建立Y与A、B逻辑关系的真值表,如表1所示,
表1
- 分析逻辑关系
从表1的逻辑关系可以看出Y与A、B的关系为或非门之间的关系。即:。图2的电路可以简化成图3所示的电路。
图3 由两个三级管非门并联构成的或非电路
从图3受到启发,如果3个,4个甚至N个同样的电路并联,可以组成多输入端的或非门电路。
(2)三极管串联电路
如果将三极管串联使用,将会得到什么样的逻辑关系呢?分析图4所示的电路。
图4 三极管串联电路
- 建立真值表
图5
- 分析逻辑关系
根据真值表可以分析出三极管串联如图4可以构成与非门电路。同样可以利用多个三极管串联实现多输入、单输出的与非门逻辑关系。
2. TTL门电路设计
经过分析,我们得到了图3,图4所示的或非门和与非门的基本逻辑单元,再加上图1所示的非门电路,可以构成TTL门电路的所有基本单元。将设计总结如下:
(1)TTL非门电路如图1,逻辑符号如图5,
图5 非门逻辑符号
(2)TTL或非门电路如图3,逻辑符号如图6,
图6 或非门逻辑符号
(3)TTL与非门电路如图4,逻辑符号如图7,
图7 与非门逻辑符号
(4)TTL或门电路
TTL或门电路可以由或非门与非门电路级联构成如图8,逻辑符号如图9
图8 分离器件TTL或非门
图9或门逻辑符号
(5)TTL与门电路
TTL与门电路可以由TTL与非门电路与非门电路级联实现,如图10,
图11 TTL与门电路
图12 与门电路逻辑符号
总结:本节内容由三极管非门电路逐步扩展实现TTL或非门、与非门、或门、与门电路,由这些要素可以逐步实现以逻辑电路为主的整个数字电路框架。
作业题:
(1)讨论图8中Ri3是否可以省略,如果可以画出省略Ri3后的TTL或门电路。
(2)讨论图8中Rc2是否可以省略,如果可以画出省略Ri3,Rc2后的或门电路。