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反相器,由典型TTL與非門電路電路組成,是可以將輸入信號的相位反轉180度,這種電路應用在摸擬電路,比如說音頻放大,時鐘振蕩器等。在電子線路設計中,經常要用到反相器。

1 反相器 -TTL非門

電路組成及工作原理:

反相器反相器
 

典型TTL與非門電路電路組成

輸入級——晶體管T1和電阻Rb1構成。

中間級——晶體管T2和電阻Rc2、Re2構成。

輸出級——晶體管T3、T4、D和電阻Rc4構成,推拉式結構,在正常工作時,T4和T3總是一個截止,另一個飽和。

工作原理:

反相器反相器

當輸入Vi=3.6V(高電平)

    Vb1=3.6+0.7=4.3V 足以使T1(bc結)T2(be結)T3 (be結)同時導通, 一但導通Vb1=0.7+0.7+0.7=2.1V(固定值),此時V1發射結必截止(倒置放大狀態)。
    VC2=Vces+Vbe2=0.2+0.7=0.9V  不足以T4和D同時導通,
    T4和D均截止。
     V0=0.2V (低電平)

當輸入Vi=0.2V(低電平)
    Vb1=0.2+0.7=0.9V不 足以使T1(bc結)T2(be結)T3 (be結)同時導通,
    T2  T3均截止, 同時Vcc---Rc2----T4---D---負載形成通路,
    T4和D均導通。
     V0=Vcc-VRc2(可略)-Vbe4-VD=5-0.7-0.7 =3.6(高電平)    
結論:輸入高,輸出低;輸入低,輸出高(非邏輯)

TTL反相器各自特點

反相器反相器

•TTL優勢:

•1、工作速度快 •2、帶負載能力強 •3、傳輸特性好

TTL反相器的電壓傳輸特性

電壓傳輸特性是指輸出電壓跟隨輸入電壓變化的關係曲線,即UO=f(uI)函數關係。如圖2.3.2所示曲線大致分為四段:
AB段(截止區):當UI≤0.6V時,T1工作在深飽和狀態,Uces1<0.1V,Vbe2<0.7V,故T2、 T3截止,D、T4均導通, 輸出高電平UOH=3.6V。
TTL反相器的電壓傳輸特性 BC段(線性區):當0.6V≤UI<1.3V時,0.7V≤Vb2<1.4V, T2開始導通,T3尚未導通。此時T2處於放大狀態,其集電極電壓Vc2隨著UI的增加而下降,使輸出電壓UO也下降 。CD段(轉折區):1.3V≤UI<1.4V,當UI略大於1.3V時, T2 T3均導通, T3進入飽和狀態,輸出電壓UO迅速下降。

DE段(飽和區):當UI≥1.4V時,隨著UI增加 T1進入倒置工作狀態,D截止,T4截止,T2、T3飽和,因而輸出低電平UOL=0.3V。

2 反相器 -CMOS反相器

1、電路結構及工作原理

反相器反相器

CMOS反相器電路如圖2.7-1(a) (b)所示它由兩個增強型MOS場效應管組成,其中V1為NMOS管,稱驅動管,V2為PMOS管,稱負載管。 NMOS管的柵源開啟電壓UTN為正值,PMOS管的柵源開啟電壓是負值,其數值範圍在2~5V之間。為了使電路能正常工作,要求電源電壓UDD>(UTN+|UTP|)。UDD可在3~18V之間工作,其適用範圍較寬。

 工作原理:

(1)當UI=UIL=0V時,UGS1=0,因此V1管截止,而此時|UGS2|>|UTP|,所以V2導通,且導通內阻很低,所以UO=UOH≈UDD, 即輸出為高電平.

(2)當UI=UIH=UDD時,UGS1=UDD>UTN,V1導通,而UGS2=0<|UTP|,因此V2截止。此時UO=UOL≈0,即輸出為低電平。 可見,CMOS反相器實現了邏輯非的功能.

CMOS反相器的主要特性

  CMOS反相器的電壓傳輸特性如圖2.7-2所示。
    CMOS  反相器的電流傳輸特性2.7-3圖 2.7-2 CMOS反相器的電壓傳輸特性 
 

在AB段由於V1截止,阻抗很高,所以流過V1和V2的漏電流幾乎為0。 在CD段V2截止,阻抗很高,所以流過V1和V2的漏電流也幾乎為0。只有在BC段,V1和V2均導通時才有電流iD流過V1和V2,並且在UI=1/2UDD附近,iD最大。

3 反相器 -參考資料

http://baike.eccn.com/eewiki/index.php/%E5%8F%8D%E7%9B%B8%E5%99%A8"

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