19、双极逻辑与晶体管 - 晶体管逻辑详解

双极逻辑与晶体管 - 晶体管逻辑详解

1. 二极管与门分析

在二极管与门电路中，输出电压等于两个输入电压中较低的那个加上一个二极管压降。例如，当 $V_X$ 降至 1V 时，输出电压 $V_Z$ 会降至 1.6V，此时二极管 $D_2$ 处于反向偏置状态（阳极电压为 1.6V，阴极电压仍为 4V）。单个低电平输入会将二极管与门的输出“拉低”到低电平值，显然，两个低电平输入也会产生低电平输出，这符合与门的逻辑功能。

当两个与门连接在一起时，如图 3 - 65 所示，二极管在与电路中起着重要作用。例如，$D_3$ 允许第一个与门的输出 $Z$ 保持高电平，而第二个与门的输出 $C$ 被输入 $B$ 通过 $D_4$ 拉低。

然而，当二极管逻辑门级联时，逻辑信号的电压电平会偏离电源轨，趋向于未定义区域。因此，在实际应用中，二极管与门通常需要跟随一个晶体管放大器来恢复逻辑电平，这也是 TTL 与非门所采用的方案。

2. 双极结型晶体管

双极结型晶体管是一种三端器件，在大多数逻辑电路中，它就像一个由电流控制的开关。如果向其中一个端子（称为基极）注入小电流，开关就会“导通”，电流可以在另外两个端子（称为发射极和集电极）之间流动；如果基极没有电流注入，开关就会“断开”，发射极和集电极之间没有电流流动。

为了研究晶体管的工作原理，我们先来看一对如图 3 - 66(a) 所示连接的二极管。在这个电路中，当相应的二极管正向偏置时，电流可以从节点 $B$ 流向节点 $C$ 或节点 $E$。但由于对于节点 $B$、$C$ 和 $E$ 上的任何电压选择，一个或两个二极管都会反向偏置，所以电流不能从 $C$ 流向 $E$，反之亦然。