RA
A
B
C
F
RB
RC
TP1
D4 D5D
1
D2
D3
D1 D2 D3 和 RA构成二极管与门。
D4 D5 为电平移位二极管。
T,RC,RB 构成反相器。
当 ABC输入中只要有一个为 0.3V时：
VP1=0.3+0.7=1V,
二极管正向导通压降＝ 0.7V
T 截止, F=VCC
当 ABC输入全为 3.6V时,
VP1=2.1V T饱和 F=Vces2=0.3V
全高为低，
一低出高。
是与非门。
0.3V3.6
V1 V1.2
5V
RA
A
B
C
F
RB
RC
TP1
D4 D5D
1
D2
D3
5V
当输入 VI由
电流经 RA,D4,D5流入三极管 基
极。 正向驱动电流很大, T 很快由截
止变为饱和。
当输入 VI由
电流经 RA流向低电平输入端,D4、
D5反偏而截止，三极管 反向驱散电流
为流经 RB中的小电流,T由饱和到截止
过程比较长。所以 DTL逻辑门电路工
作速度比较低。 100nS
DTL逻辑门由于工作速度比
较低，常用于低速场合。那么如
何提高工作速度，满足高速运用
环境，因此，研制出 TTL系列 集
成逻辑门电路。
0
1
1
0
输入级 倒相级 输出级
1、电路构成,
输入级 由 T1和 R1组成。
T1是多射极三极管，通过发射
结实现与逻辑。
倒相级 由 T2和 R2,R3组
成。 T2管作倒相运用，集电
极和发射极同时输出相位相
反的信号，驱动 T3,T4三极
管。
输出级 由 T3,T4,D4和 R4组成,T3,T4在输入信号的作用
下，轮流导通，一个导通，另一个截止。叫做推拉输出级。
钳位二极管 作用：防止负脉冲输入时，流向 T1管发射极过
大，起保护作用。
R1
A
B
C
F
5V
R2
R3
R4
T1 T2
T3
T4
D4
VCC
多射极三极管和一般三极管结构基本相同，只是有多
个发射极。
TTL和 DTL与非门主要区别在于用 多射极管门 代替二
极管门。 多射极管门有那些优缺、点。
相当于三个三极管的基极 b和集电极 c连在一起。
T1
b
eeA
eBe
C
A
B
C
D1
D2
D3
D4
n
p
n
c
b
eA eB eC
当输入全接 3.6V时：
Vb1=1.4V时,T1管集电
结, T2管发射结导通 。 正向驱
动电流很大, T2管快速饱和 。
当输入中有一个由
基极电流 i b1流向低电平输入
端 。 多射极管工作 放大状态 。
i c1= β i b1 = - i b2
- i b2 是 T2管的反向驱
动电流。使 T2管快速截
止，缩短了开关时间。
多射极管的优点,对 T2管提供很大的反向驱散电流，
使 T2 管很快由饱和转变为截止。
T1
R1 RC
3.6V
T2
VCC
1
0
/ci mA
/CEVV
20uA
40uA
60uA
80uA
100uA
120uA
CC
C
V
R
T1
R1 RC
3.6V
T2
VCC
T2管截止以后：
i b1很大 i b2＝ i c1 ＝ 0
使 T1管工作在 深饱和状态
Vces1=0.1V
由三极管输出特性曲线可知：
三极管发射结, 发
射有余,,集电结
,收集不足, 。
其饱和压降为：
T1
R1 RC
3.6V
T2
VCC(1）、倒置运用
当输入全接 3.6V时,T2饱和
Vb1= Vbc1+ Vbes2 = 0.7 + 0.7 = 1.4V
Ve1=3.6V
Vc1= Vbes2=0.7V
Vb1 < Ve1 T1管发射结反偏
Vb1 > Vc1 T1管集电结正偏
i b
i IH=β Ii b1
T1管把集电极当作发射极，发射极电子集电极。叫倒置运用。
倒置运用的特点, 由于发射区参杂浓度大，集电区参杂浓度小，所以T
1管倒置运用时，其放大倍数很小。 β I ≤ 0.2
T1管发射极电流就是倒置后的集电极电流。 i IH=β Ii b1是前级高电平
输出的 拉流负载,也称为输入 输入漏电流。
+
-
b
cN
P
N
两个发射极通过基区形成 NPN型寄生三极管。
接高电平和低电平的发射极会形
成寄生三极管电流，其电流反向由高
电平输入端流向低电平输入端。
基极电流 i b流向低电平输入端。
接高电平的发射极相当于寄生三极管的集电极，其电
流的大小为,i IH=β j i b
基极和发射极之间的电流关系称为,交叉电流放大系数,
用 β j 表示。 β j ＝ 0.05
总之,不管是倒置运用，还是寄生三极管效应。接高电
平的输入端既有 输入漏电流,又有 交叉漏电流 。 总的漏电流
i IH =（ β j＋ β I） i b 。 是前级门的拉流负载。
VCC
R1
F
5VR
2
R3
R4
T2
T3
T4
D4T1
3.6V
当输入全接 3.6V时：
T1集电结,T2,T4发射结正偏导通。
Vb1= Vbc1+ Vbe2 + Vbe4 = 3X 0.7 = 2.1V
T1管集电结正偏，发射结反偏,倒置
由于有 大电流 i b1经 T1集电结,T2、
T4发射结到地，使 T2,T4管饱和导通。
i b1
Vc2 = 1V 不能同时驱动 T3,D4管,T3,D4截止。同时
T2发射极向 T4管基极提供 （ 1+β ） i b1正向驱动电流，使 T4管
快速饱和。
VO = Vces4 = 0.3V TTL与非门：输入全为高电平，输出为低电平。
Vc2 = Vces2 + Vbes4 = 0.3+0.7=1V
0.3V
2.1V 1V
VCC
R1
F
5VR
2
R3
R4
T2
T3
T4
D4T1
3.6V
输入中只要有一个 0.3V时：
i b1电流总是由高电位流向底电位。
Vb1= VIL+ Vbe1 = 0.3+0.7= 1V
T2,T4管均截止。
i b2＝ i c1 ＝ 0
T1工作在深饱和状态。
Vc1 = VIL + VCes1=0.3+0.1=0.4V T2管截止
Vc2 = 5V 使 T3,D4导通
VO = VCC - i B3r2 － Vbe3 – VD4 = 5 - 0.7 - 0.7 = 3.6 V
输入中只要有一个低电平，输出就是高电平。
3.6V
V1
V4.0
V5
（ 1)、电压传输特性
输出电压随输入电压变化的
关系曲线。 VI 从 0开始增加，测
量相应的输出电压。 VO = f (VI)
VI < 0.6V以前：
T1深饱和，
T2,T4截止,VO = 3.6 V
电路处于关态，对应 a,b段 截止区 。
= 0.1+VI< 0.7V
VC1 = Vces1+VI
测试电路 截止
区
T1 T2
T3
T4
D4
VCC(5V)
F
VI
a b
电压传输特性
VO/ V
3
2
1
0 VI/ V
VO随 VI的增加而线性下降，对
应曲线 b,c段，叫做 线性区 。
VI → i C2R2 → V O
0.1+0.6 < VC1 < 0.1+1.3
T1深饱和,T2导通,T4截止
0.6V < VI < 1.3V
测试电路
电压传输特性
线性
区
T1 T2
T3
T4
D4
VCC(5V)
F
VI
VO/ V
3
2
1
0
a b
c
VI/ V
VI > 1.3V
T1 仍深饱和,T4开始导通,VO急剧下降。
随着 VI的继续增加：
T3,D4趋向截止 T2,T4趋向饱和
电路由关态转向开态，对
应于曲线 c,d段叫做 转折区 。
VI继续增加,T2,T4 饱和
T3,D4 截止
T1 倒置
VO = Vces4 = 0.3 V
电路进入稳定开态。
测试电路
电压传输特性
转折
区
T1 T2
T3
T4
D4
VCC(5V)
F
VI
VI/ V
VO/ V
3
2
1
0
a b
c
d e
输出高电平,VOH=3.6V
1、输出电平,
输出低电平,VOL=0.3V
由于器件制造的非一致性，输出的高、低电平略有不同，
因此，规定输出 额定逻辑电平 为：
即当输入为低电平时（ VI<0.6V)电路的输出电平
即当输入为高电平时（ VI>1.4V)电路的输出电平
逻辑高电平为,3V
逻辑低电平为,0.35V
VI/ V
VO/ V
3
2
1
0 VOFF Vth VON VIH
a b
c
d e
2、开门电平 Von、关门电平 V off,阈值电平 V t h,
在保证输出为额定低电平
（ 0.35V)条件下，即 输入高电平的
下限值 。称为开门电平 VON。一般
V on ＝ 1.8V。
关门电平 V off,
阈值电平 V t h, 转折区中点所对应的输入电压。 V t h ＝ 1.4V
是作为 T3D4,T2T4导通和截止的分界线。
在保证输出为额定高电平（ 3V)的 90%（ 2.7V)条件
下,允许输入低电平的上限值 。称为关门电平 Voff 。一般
V off ＝ 0.8V。
即当 VI<1.4V输出为 VOH,当 VI>1.4V输出为 VOL.
OV/V
IV/V
ILV offV thV onV IHV
a b
c
d e
3
2
1
0
NLV
3、抗干扰能力
在输入信号中叠加干扰信
号，电路能否满足输入、输出
关系。用 噪声容限 来衡量。
输入低电平噪声容限：
如果,VI = V I L+ 正向干扰 ≥ V off
所以：输入低电平时 噪声容限,VNL= V off - V I L
不能保证输出为高电平 。
即：关门电平与逻辑低电平（ 0.35V)之差。称为电路的
下限抗干扰容限，或低电平噪声容限，记为 VNL
OV/V
IV/V
ILV
NLV
offV thV onV IHV
NHV
a b
c
d e
3
2
1
0
输入高电平噪声容限,
VI = V I H+ 负向干扰 < V on
所以：输入高电平时 噪声容限：
不能保证输出为低电平。
VNH= V IH - V on
逻辑高电平的最低值 (2.7V)与开门电平之差，称
为电路的上限抗干扰容限。或高电平噪声容限。记为
VNH。
如果：
T1 T2
T3
T4
D4
VCC(5V)
F
VI
mA
1、输入特性 输入电流和输入电压之间的关系。 i I = f (VI)
首先规定电流方向,流入输入为正流出输入为负
当,VI<0.6V时,T1深饱和,T2,T4截止
1
1
R
VVVi IBECC
I
???
i I
电流流出输入端
当,VI＝ 0 V时：
mAK VVi I 07.14 7.05 ????
VI＝ 0 V时的输入电流称为,输入
短路电流用 IIS 表示。
测试电路
0.5 1.0 1.5
-0.5
-1.0
-1.5
0
II/mA
IV/V
输入特性曲线
0.5 1.0 1.5
-0.5
-1.0
-1.5
0
II/mA
IV/V
T1 T2
T3
T4
D4
VCC(5V)
F
VI
mA
当,0.6V<VI<1.3V时：
T1仍深饱和
T2导通 T4截止
与非门工作在线性区，输入电
流 i I变化不大，仍流出输入端。
当,VI>1.3V时：
T2,T4饱和 T1 倒置
输入电流方向发生变化，从流出
输入端变为流入输入端。称为输入漏
电流。
输入漏电流,IIH = 10μA
测试电路
输入特性曲线
i I
T1 T2
T3
T4
D4
VCC(5V)
F
VI RI
输入电压和输入电阻之间的关系,VI = f (RI)
输入电压能控制门电路：
V on ≤ 1.8V V off ≥ 0.8V。
那么输入端接电阻能不能控制门电路？
如果,RI = 0 T1深饱和
T2,T4截止
T3,D4导通
VO = VOH = 3.6V
R = 0 是关门
10 ??? AF如果,RI = ∞ 输入端悬空、开路。
Vb1=2.1V
VI = Vb1 - Vbe1 = 2.1 - 0.7 = 1.4V
输入端悬空相当于接高电平, 1”。 VO=0.3V
01 ??? AF
1A F
1A F
如果 RI可调,
I
becc
I RRR
VVV ?
?
??
21
1 ≤ V off = 0.8V
门要关，即 T4截止,VO = VOH = 3.6 V
调节 RI 的大小，也可以控制与非门
的开门和关门
将已知条件代入，求出 RI≤0.91K Ω
把 RI≤0.91K Ω叫做 关门电阻,用 R O ff 表示 。
即,RI≤ R O ff 时：
相当于输入端接低电平,0”，
VO=VOH=3.6V
T1 T2
T3
T4
D4
VCC(5V)
F
VI RI
1A F
继续增大 RI值，当：
I
becc
I RRR
VVV ?
?
??
21
1
≥ 1.4V
门要开，即 T4饱和,VO = VOL = 0 V
求出 RI≥2.5K Ω
叫做 开门电阻,用 R o n表示
即,RI≥ R o n 时：
相当于输入端接 低电平,1”，
VO=VOL=0 V 一般取 R o n ＝ 5~10KΩ
T1 T2
T3
T4
D4
VCC(5V)
F
VI RI
负载特性
VI
RI/KΩ0
1.4V
全悬空相当于输入接高电平,1”。
0111 ????F
防干扰，将空脚通过电阻接电源
ABBAF ???? 1
将空脚和其它输入脚接在一起
ABF ?
& F
R
& FAB
VCC
& FAB
RI≤ R O ff
10 ???? BAF
RI≥ R o n
ABBAF ???? 1
RI≤ R O ff
0??? BAF
RI≥ R o n
01 ???? BAF
或非门输入端
有一个,1”，
或非门封锁。
与非门输入端有一个
,0”，与非门封锁。
或非门输入端
有一个,0”，
或非门开放 。
与非门输入端
有一个,1”，
与非门开放。
&
100Ω
A
B F
&
10KΩ
A
B F
≥1
560Ω
A
B F
≥1
5KΩ
A
B F
T 4
R 3
V OT 3, D 4 截止
I O
10 20 30 40
1
2
3
0
o / V
i o / m A
A
B
输出电压和输入电流之间的关系 VO = f (i I)。
与非门处于开态时：
T4饱和,负载电流为灌入电流 。
其饱和等效电路和输
出特性分别为：
10~20Ω
A
B
4T
OI
OI
当灌入电流增加时 T4的饱
和程度要减轻，输出低电平随
灌入电流的增加而略有增加。
VVO/
输出电阻为 10~20Ω
当灌入电流继续增加，使 T4管脱离饱和进入放大。 T4
管输出低电平会随灌电流的增加而加大，如图 AB段。在
正常工作时，不允许工作于 AB段。
RO
V3.0
?
?
OLV
?
?
OI
VVO/
3
2
1
10 20 30 40 mAio/
VO
T4R
3
截至43,TT
DI
与非门处于关态，
T3,D4导通,T4截止，
负载电流为拉电流 。
其等效电路和输出特
性分别为：
◇ 等效输出电阻为
T3管射极输出电阻，
即 RO=100Ω
◇ 从输出特性可以看
出，当输出拉电流 IO增加，
会引起输出高电平下降。
100Ω
OIT3
R2 R4
RL
D4
VCC
VO
VOH
RO
VVO/
3
2
1
10 20 30 40 mAio/
平均延迟时间的大小反映了 TTL门的开关特性，主要说
明门电路的工作速度。
晶体管作开关应用时，存在着延迟时间 td，存储时间 ts，
上升时间 tr，下降时间 tf。在集成门电路中由于晶体管开关
时间的影响，使输出和输入之间存在延迟。
平均延迟时间为：
)(21 P L HP H Lpd ttt ??
IV
OV
PHLt PLHt
即存在导通延迟时间 tPHL
和截止延迟时间 tPLH。
VCC
R1
F
5VR
2
R3
R4
T2
T3
T4
D4T1
3.6V
TTL与非门工作在开态和关态时，电源电流值是不同的。
开态时,T1集电结,T2,T4导通。
?1RI
1
1
R
VV BCC ? mA
K
VV 7 2 6.0
4
1.25 ?
?
??
?2RI
2
42
R
VVV BEC E SCC ??
mAK VVV 5.26.1 7.03.05 ?????
电源供给的总电流,?ELI mAII RR 2 2 5.321 ??
导通功耗,mAVIP
CCELL 1 2 5.16??
由于输出未接负载，所
以 PL称为导通功耗。
关态时,T1处于深饱和,T2,T4截止,T3,D4导通。
如果忽略 T3管基极电流，此时电源供
给的电流主要是 T1管的基极电流：
?1RI
1
1
R
VVV ILBECC ??
mAK VVV 14 3.07.05 ?? ???
空载截止功耗：
CCEHH VIP ? 1REH II ?mW5?
平均功耗,mWPPP
HL 6.10)(2
1 ???
在动态情况下：当输入电压由高电平变为低电平时，门电
路由开态转向关态的过程中，回出现 T1,T2,T3,D4同时处于
导通的瞬间状态，此时电源电流出现瞬时最大值。 mAI EM 25.31?
VCC
R1
F
5VR
2
R3
R4
T2
T3
T4
D4T1
3.6V
