TTL逻辑门电路

1.组成结构

　　TTL电路是晶体管-晶体管逻辑电路的英文字头缩写。它由NPN或PNP型晶体管组成，图1是典型的TTL中速与非门电路。由于电路中载流子有电子和空穴两种极性，因而是一种双极型晶体管集成电路。

图1 典型的TTL中速与非门电路

　　TTL电路有好几种，其中速度最高的是STTL，即肖特基TTL电路，其平均传输时间约3ns，比标准型TTL约快6~7倍；功耗最低的是LSTTL，其功耗不到标准型TTL的十分之一。TTL电路与其他双极型电路相比，在性能、价格上可谓物美价廉，已基本上取代了RTL(电阻-晶体管)电路和DTL（二极管-晶体管）电路，只是在超高速环路中仍要用ECL（发射极耦合）电路。

2.制造工艺

　　双极型集成电路是在平面晶体管基础上发展起来的，它的基本工艺仍然是平面工艺。但由于电路中除有晶体管外，还要集成二极管、电阻、电容等元器件，因而在制造过程中首先要把各种元器件做在一块基片上，并使它们相互绝缘，最后再按要求将它们连成电路。从制造工艺上看，它与平面晶体管的不同，仅是增加了隔离工艺和埋层工艺。图2是经过六次光刻、四次扩散和四次氧化制成的双极型集成电路芯片结构，工艺较复杂。

图2  六次光刻、四次扩散、氧化制成的双极型集成电路芯片结构{{分页}}

3.电路特点

　　表1列出了国产TTL和各种MOS电路的四个主要参数，以便于比较。

表1 国产TTL和MOS电路主要参数

　　由图3曲线可见，TTL比CMOS电路功耗大，但随频率提高其功耗所增无几。

图3  TTL与CMOS两种电路的动态功耗电流曲线

　　抗干扰能力又称噪声容限，它表示电路保持稳定工作所能抗拒外来干扰和本身噪声的能力，可用图4电压传输特性来说明。{{分页}}

图4  说明抗干扰能力的电压传输特性曲线

　　在图4曲线中，V_iL为本级门最大输入低电平，V_g为关门电平，V_k为开门电平，V_iH为最低输入高电平。显然，要保持输出高电平，干扰电压不应超过：

　　式中   V_NL——下限抗干扰电平。

　　TTL的V_NL约为0.7V，而要保持输出低电平，干扰电压就不应超过：

　　式中V_NH——上限抗干扰电平。

　　TTL的V_NH约为1.5V。图4是在电源电压为5V时的典型曲线。