MC74LS125由于基本BJT反相器的動態性能不理想,為改善其動態性能,增加若干元器件構成TTL反相器的基本電路,如圖3.2.4所示。該電路由三部分組成,TI組成電路的輸入級,T3、T4和二極管D組成輸出級以及由T2組成的中間級作為輸出級的驅動電路,將T2的單端輸人信號vI2轉換為互補的雙端輸出信號vI3和v⒕, 以驅動T3、T4.

TTL反相器的工作原理,當輸人vI=VIL=0.2Ⅴ時,T1的發射結導通,其基極電壓為vB1=VIL+VBE1=0.9V,該電壓作用于T1的集電結和T2、T3的發射結上,所以T2、T3都截止,而T4和D導通,輸出為高電平,vO=U。H≈VCc-VBE4-VD=3.6V。

當輸入vI=yIn=3.6Ⅴ時,%c通過Rbl和T1的集電結向T2、T3提供基極電流,使T2、T3飽和導通,此時vBl=VBC1+VBE2+VBE3=2.1V,使T1的發射結反向偏置,而集電結正向偏置。所以T1處于發射結和集電結倒置的放大狀態。由于T2和T3飽和,使UC2=VCES2+VBE3=0.9v。該電壓作用于T4的發射結和二極管D兩個PN結上,顯然T4和D均截止。T4和D截止,且T3飽和導通,使輸出為低電平,v。=vc3=VcEs3=0.2Ⅴ。

上述電路實現了反相器的邏輯關系。

輸人級的作用是用來提高工作速度的。當電路的輸人電壓由高到低變化時,T1由倒置的放大狀態轉換為放大狀態,使T2的電流加快,抽走多余的存儲電荷而達到截止。T2的迅速截止一方面使T4的導通加快,另一方面使T3的截止加快,從而加快了狀態轉換。

采用推拉式輸出級①以提高開關速度和帶負載能力。輸出級的兩個管子總是一個導通而另一個截止,因此降低了靜態功耗。當輸出為低電平時,T4截止,T3飽和導通,其飽和電流全部用來驅動負載。當輸出為高電平時,T3截止,由T4組成電壓跟隨器的輸出電阻很小,因此帶負載能力也較強。當輸出端接有電容性負載時,T3或T4飽和導通電阻很低,對電容充、放電時間常數很小,使輸出電壓波形的上升沿和下降沿都很好。

TTL反相器的傳輸特性,圖3,2.4所示的TTL反相器的傳輸特性如圖3.2,5所示。

由上述分析可知,在傳輸特性曲線的AB段,v1<0.4V時,T1飽和導通,T2和T3截止,而T4導通,輸出高電平v。=3.6Ⅴ。當vl增加至BC段,T2導通并工作在放大區,v。隨著vI增加而下降。當vl繼續增加至CD段,使T3導通并工作在放大區,v。迅速下降。當vI增加至D點時,T2和T3飽和,T4截止,輸出低電平v。=0.2Ⅴ。