TTL邏輯門電路

1.組成結構

　　TTL電路是晶體管-晶體管邏輯電路的英文字頭縮寫。它由NPN或PNP型晶體管組成，圖1是典型的TTL中速與非門電路。由于電路中載流子有電子和空穴兩種極性，因而是一種雙極型晶體管集成電路。

圖1 典型的TTL中速與非門電路

　　TTL電路有好幾種，其中速度最高的是STTL，即肖特基TTL電路，其平均傳輸時間約3ns，比標準型TTL約快6~7倍；功耗最低的是LSTTL，其功耗不到標準型TTL的十分之一。TTL電路與其他雙極型電路相比，在性能、價格上可謂物美價廉，已基本上取代了RTL(電阻-晶體管)電路和DTL（二極管-晶體管）電路，只是在超高速環路中仍要用ECL（發射極耦合）電路。

2.制造工藝

　　雙極型集成電路是在平面晶體管基礎上發展起來的，它的基本工藝仍然是平面工藝。但由于電路中除有晶體管外，還要集成二極管、電阻、電容等元器件，因而在制造過程中首先要把各種元器件做在一塊基片上，并使它們相互絕緣，最后再按要求將它們連成電路。從制造工藝上看，它與平面晶體管的不同，僅是增加了隔離工藝和埋層工藝。圖2是經過六次光刻、四次擴散和四次氧化制成的雙極型集成電路芯片結構，工藝較復雜。

圖2  六次光刻、四次擴散、氧化制成的雙極型集成電路芯片結構{{分頁}}

3.電路特點

　　表1列出了國產TTL和各種MOS電路的四個主要參數，以便于比較。

表1 國產TTL和MOS電路主要參數

　　由圖3曲線可見，TTL比CMOS電路功耗大，但隨頻率提高其功耗所增無幾。

圖3  TTL與CMOS兩種電路的動態功耗電流曲線

　　抗干擾能力又稱噪聲容限，它表示電路保持穩定工作所能抗拒外來干擾和本身噪聲的能力，可用圖4電壓傳輸特性來說明。{{分頁}}

圖4  說明抗干擾能力的電壓傳輸特性曲線

　　在圖4曲線中，V_iL為本級門最大輸入低電平，V_g為關門電平，V_k為開門電平，V_iH為最低輸入高電平。顯然，要保持輸出高電平，干擾電壓不應超過：

　　式中   V_NL——下限抗干擾電平。

　　TTL的V_NL約為0.7V，而要保持輸出低電平，干擾電壓就不應超過：

　　式中V_NH——上限抗干擾電平。

　　TTL的V_NH約為1.5V。圖4是在電源電壓為5V時的典型曲線。