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郁闷想了2天了一直不明白,有关TTL反相器的问题,

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
ttl反相器的分析有段一直看不懂,从网上也查了很多,但是还有个问题不明白,
为了方便,以基本TTL反相电路中的T1为例(图见数电第四版P63)T1的集电极和电源Vcc之间有另一个三极管T2的集电结阻隔,那如何判断T1集电极电压?也就是T1是怎么会工作在饱和状态?

这是 百度上给的一个回答:
这是因为T1的集电极与T2的基极连接所以判断T1的集电极电压应该是根据T1的射极来判断而对于低电平输入,Vb1被钳制,Vb1电压很小,但电阻却很大,所以电流非常小,所以射极跟集电极间的电流很小,所以CE就约0v那么T2的基极也是0v,

我找了个别的回答:
若T1有一个输入为”0”(约为0.3V),那么,R1中的电流IR1(又称门电流)便经T1射极流向”0”输入端,由于T1集流为零(只能经过R2和T2的集-基反向结),此时T1深饱和(Vces约为0.1V),其集电极为低电平(约为0.4V),“与”输出为“0”。

这2个 都看不明白,各位大哥帮给指点下,“低电平输入的 时候 ,为什么 T1 工作在饱和区?“
非常感谢~




需要上图,咱手上没那个第四版书,数电书太多。

需要上图,咱手上没那个第四版书,数电书太多

先来回答你的第一个问题。
T1的集电极和电源Vcc之间有另一个三极管T2的集电结阻隔,那如何判断T1集电极电压?也就是T1是怎么会工作在饱和状态?
上面你提到的情况是对的,但最后一句结论也是对的。
首先,三极管的饱和状态是什么?这里的情况满不满足?
先扫下盲:
三极管的饱和状态的第一个条件是发射结加正向电压:因VI=0.3V,由RB1向发射结提供正向电压,这不用争论,是满足的。
三极管的饱和状态的第二个条件是集电结也加正向电压(或UCE < = 0.4V,当然也满足集电结正向电压),我们来分析下是否满足:正是由于三极管T2的集电结阻隔,导致T1的集电极没有电压,所以从集电极看下来UC1=0V,但UB1=0.3+0.7=1V,可见T1的B极高于T1的C极,BC导通为正向电压,UC1实际上为UB1-0.7=0.3V。而不是被挡住的0V,是从RB1下来的0.3V。可见饱和的第二个条件是满足的。
因此,三极管T1工作在饱和状态。UC=UE=0.3V,UCE=0V。

忽然想到个问题:当三极管进入饱和状态后,以NPN为例,集电结正向偏置,电流方向应该是从基极流向集电极,但是从晶体管的输出特性曲线看,却是从集电极流向基极,不知道这是为什么?

答:从晶体管的输出特性曲线看,却是从集电极流向基极,不知道这是为什么?
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你从输出特性曲线上能看出电流流动方向?就是从电路图上你也看不出能从集电极流向基极啊?放大区也没流向基极,那是极少数的少数载流子的飘移运动使那部分很小的电流从集电极流向基极,你只能说电流方向从集电极流向发射极。

多谢 xu_changhua!! 可能是我描述不对,是这样 , 三、TTL反相器的传输特性  现在来分析TTL反相器的传输特性。下图为用折线近似的TTL反相器的传输特性曲线。由图可见 ,传输特性由4条线段AB、BC、CD和DE所组成。  AB段:此时输入电压vI很低,T1的发射结为正向偏置。在稳态情况下,T1饱和致使T2和T3截止,同时T4导通。输出vo=3.6V为高电平。  当vI增加直至B点 ,T1的发射结仍维持正向偏置并处于饱和状态。但vB2=vc1增大导致T2的发射结正向偏置 。当T1仍维持在饱和状态时,vB2的值可表示为 vB2=vI+VCES  为求得B点所对应的vI,可以考虑vB2刚好使T2的发射结正向偏置并开始导电。此时vB2应等于T2、发射结的正向电压VF≈0.6V。但iE2≈0在忽略vRe2。的情况下,于是由上式得:  BC段:当vI的值大于B点的值时,由T1的集电极供给T2的基极电流,但T1仍保持为饱和状态 ,这就需要使T1的发射结和集电结均为正向偏置。

“BC段:当vI的值大于B点的值时,由T1的集电极供给T2的基极电流”主要就是这句,按理解饱和时,T1的集电极电流Ic和基极电流 Ib的电流流向不都是应该流向IE吗?怎么在BC段时会从 T1的集电极流出电流呢?



这种情况T1实际上可以看做是两二极管,饱和主要是那两个条件,这样就理解了吧?

输入端实际上起到箝位(T1的B极)的作用。

我现在不明白的是7层的问题,就是在分析 TTL 反相器的传输特性的时候, BC段的情况。

“BC段:当vI的值大于B点的值时,由T1的集电极供给T2的基极电流” 主要就是这句
当一个三极管工作时,应该是 IB IC, 流入电流,IE流出, 不管是那种工作状态,(饱和,截止,线性区)
即便是饱和态下, 只是 IC 不再 随 IB 的增大而 线性放大,
而在分析传输特性曲线时,却 说 T1 的集电极在 B点时会提供电流 (也就是 流出电流 )给 T2的基极,
这是 问什么 呢 ?




三极管是由两个背靠背、或者面对面的二极管就是PN结组成的,T1的发射极电位从0.3V提高后,其基极电位也跟着提高,则T1的基极和集电极之间的这个正向PN结从截止状态逐渐向临界导通方向过度,从基极向集电极提供电流。

你先不要把T1这个三极管看成是三极管,而把他看成是两个背靠背的PN结。并且画到图中把原来三极管擦掉,你就懂了。

其实T1这个三极管在这个电路中压根就没起到三极管的放大作用,自始至终就没有起到过放大作用,其过渡过程就是从饱和到截止,但是不经过放大区的过度。

就俩二极管,非要画成三极管形状,因为俩二极管不能放大,当然从饱和到截止过度时不经过放大区,其原因是:没有从集电极施加过外部电压。

谢谢,非常感谢,看来是我的 三极管工作过程没有理解清楚,找到一个 与大家共享摘录如下:

http://www.edacn.net/html/54/4954-1419.html

BJT的开关作用对应于触点开关的"断开"和"闭合"。如图4.2.1(a)所示为一个共发射极晶体三极管开关电路。
[点击图片可在新窗口打开]
(a)电路
[点击图片可在新窗口打开]
(b)工作状态图解
图4.2.1 BJT的开关工作状态

图4.2.1(a)中BJT为NPN型硅管。电阻Rb为基极电阻,电阻Rc为集电极电阻,晶体三极管T的基极b起控制的作用,通过它来控制开关开闭动作,集电极c及发射极e形成开关两个端点,由b极来控制其开闭,c.e两端的电压即为开关电路的输出电压vO。当输入电压vI为高电平时,晶体管导通,相当于开关闭合,所以集电极电压vc≈0,即输出低电平,而集电极电流iC≈VCC/RC。当输入电压vI为低电平时,由图可见,晶体管截止,相当于开关断开,所以得集电极电流iC≈0,而集电极电压vc≈VCC,即输出为高电平。这就是晶体三极管的理想稳态开关特性。
晶体三极管的实际开关特性决定于管子的工作状态。晶体三极管输出特性三个工作区,即截止区、放大区、饱和区,如图4.2.1(b)所示。
如果要使晶体三极管工作于开关的接通状态,就应该使之工作于饱和区;要使晶体三极管工作于开关的断开状态,就应该使之工作于截止区,发射极电流iE=0,这时晶体三极管处于截止状态,相当于开关断开。集电结加有反向电压,集电极电流iC=ICBO,而基极电流iB=-ICBO。说明三极管截止时,iB并不是为0,而等于-ICBO。
基极开路时,外加电源电压VCC使集电结反向偏置,发射结正向偏置晶体三极管基极电流iB=0时,晶体管并未进入截止状态,这时iE=iC =ICEO还是较大的。
晶体管进入截止状态,晶体管基极与发射极之间加反向电压,这时只存在集电极反向饱和电流ICBO,iB =-ICBO,iE=0,为临界截止状态。进一步加大基极电压的绝对值,当大于VBO时,发射结处于反向偏置而截止,流过发射结的电流为反向饱和电流IEBO,这时晶体管进入截止状态iB = -(ICBO+ IEBO),iC= ICBO。
发射结外加正向电压不断升高,集电极电流不断增加。同时基极电流也增加,随着基极电流iB 的增加基极电位vB升高,而随着集电极电流iC的增加,集电极电位vC却下降。当基极电流iB增大到一定值时,将出现vBE =vCE的情况。这时集电结为零偏,晶体管出现临界饱和。如果进一步增大iB ,iB增大,使得集电结由零偏变为正向偏置,集电结位垒降低,集电区电子也将注入基区,从而使集电极电流iC随基极电流iB的增大而增大的速度减小。这时在基区存储大量多余电子-空穴对,当iB继续增大时,iC基本维持不变,即iB失去对iC的控制作用,或者说这时晶体管的放大能力大大减弱了。这时称晶体管工作于饱和状态。一般地说,在饱和状态时饱和压降VBE(sat)近似等于0.7V,VCE(sat)近似等于0.3V。由图4.2.1(a)可看出,集电极电流iC的增加受外电路的限制。由电路可得出iC的最大值为ICM= VCC/ RC。晶体管进入饱和状态,基极电流增大,集电极电流变化很小,即iC=ICS=(VCC-VBE(sat))/RC晶体管处于临界饱和时的基极电流为IBS=ICS/β=(VCC-VBE(sat))/βRC
结论:晶体三极管工作在饱和区时,其集电结及发射结均处于正向偏置的导通状态。这时集电区和发射区的电子分别越过位垒向基区注入,基区存储了大量多余电子-空穴对而呈饱和状态。

同意:
T1三极管,因为其没有从集电极施加过外部电压,这样只相当于两个二极管,当然从饱和到截止过度时不经过放大区。。。
但是,如果 T2 为pnp形式,就另当别论了。

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