MC74LS125由于基本BJT反相器的动态性能不理想,为改善其动态性能,增加若干元器件构成TTL反相器的基本电路,如图3.2.4所示。该电路由三部分组成,TI组成电路的输入级,T3、T4和二极管D组成输出级以及由T2组成的中间级作为输出级的驱动电路,将T2的单端输人信号vI2转换为互补的双端输出信号vI3和v⒕, 以驱动T3、T4.

TTL反相器的工作原理,当输人vI=VIL=0.2Ⅴ时,T1的发射结导通,其基极电压为vB1=VIL+VBE1=0.9V,该电压作用于T1的集电结和T2、T3的发射结上,所以T2、T3都截止,而T4和D导通,输出为高电平,vO=U。H≈VCc-VBE4-VD=3.6V。

当输入vI=yIn=3.6Ⅴ时,%c通过Rbl和T1的集电结向T2、T3提供基极电流,使T2、T3饱和导通,此时vBl=VBC1+VBE2+VBE3=2.1V,使T1的发射结反向偏置,而集电结正向偏置。所以T1处于发射结和集电结倒置的放大状态。由于T2和T3饱和,使UC2=VCES2+VBE3=0.9v。该电压作用于T4的发射结和二极管D两个PN结上,显然T4和D均截止。T4和D截止,且T3饱和导通,使输出为低电平,v。=vc3=VcEs3=0.2Ⅴ。

上述电路实现了反相器的逻辑关系。

输人级的作用是用来提高工作速度的。当电路的输人电压由高到低变化时,T1由倒置的放大状态转换为放大状态,使T2的电流加快,抽走多余的存储电荷而达到截止。T2的迅速截止一方面使T4的导通加快,另一方面使T3的截止加快,从而加快了状态转换。

采用推拉式输出级①以提高开关速度和带负载能力。输出级的两个管子总是一个导通而另一个截止,因此降低了静态功耗。当输出为低电平时,T4截止,T3饱和导通,其饱和电流全部用来驱动负载。当输出为高电平时,T3截止,由T4组成电压跟随器的输出电阻很小,因此带负载能力也较强。当输出端接有电容性负载时,T3或T4饱和导通电阻很低,对电容充、放电时间常数很小,使输出电压波形的上升沿和下降沿都很好。

TTL反相器的传输特性,图3,2.4所示的TTL反相器的传输特性如图3.2,5所示。

由上述分析可知,在传输特性曲线的AB段,v1<0.4V时,T1饱和导通,T2和T3截止,而T4导通,输出高电平v。=3.6Ⅴ。当vl增加至BC段,T2导通并工作在放大区,v。随着vI增加而下降。当vl继续增加至CD段,使T3导通并工作在放大区,v。迅速下降。当vI增加至D点时,T2和T3饱和,T4截止,输出低电平v。=0.2Ⅴ。