Bài giảng Điện tử cơ bản - Chương 7: Transistor lưỡng cực

GT ÑIEÄN TÖÛ CÔ BAÛN Ch7. TRANSISTOR LÖÔÕNG CÖÏC NOÁI - BJT I.Maïch khueách ñaïi BJT Transistor löôõng cöïc noái (BJT -Bipolar Junction Transistor) laø linh kieän coù 3 cöïc coù tính khueách vaø giao hoaùn töông töï MOSFET. BJT coøn ñöôïc söû duïng trong VLSI. So saùnh chöùc naêng caùc cöïc nhö sau: C IC D ID IB + IG= 0 + B + VCE G + VDS VBE - VGS - - - E IE S IS Cöïc phaùt E töông töï cöïc nguoàn S Cöïc thu C töông töï cöïc thoaùt D Cöïc neàn B töông töïc cöïc coång G I. Cấu tạo Gồm 2 nối tiếp xúc ghép xen kẽ nhau. Có 2 loại Transistor nối: npn và pnp (h. 1) C C C C n p B B B B p n n p E E E E loại npn loại pnp loại npn loại pnp C C C C n p B B p B n B n + p+ E E E E                                                                              BJT Transistors: NPN Transistor PNP Transistor Sandwiching a P-type layer between two n-type layers. Sandwiching a N-type layer between two p-type layers. Vùng phát E pha đậm, Vùng nền rất hẹp và pha lợt ( nhẹ) Vùng thu C lớn nhất và pha trung gian giửa vùng phát pha đậm và vùng nền pha lợt ,  Tên gọi nhằm ám chỉ: Cực phát phát các hạt tải đến cực thu (góp) và dòng hạt tải này được điều khiển bởi cực nền (gốc) b. Đặc tuyến ra IC = f ( VCE ) IB =Cte vùng bảo hoà vùng tác động IC ( mA) 60uA 6 IB = 50uA 40uA 4 QB 30uA QA 20uA 2 10uA 0uA 0 0,2 5 10 15 20 25 VCE (V) vùng ngưng ( cut off) Mặc dầu đặc tuyến BJT gần giống đặc tuyến của MOSFET, nhưng vẫn có vài khác biệt: - Thứ nhứt, dòng nền iB của BJT dùng để điều khiển thông số (điều khiển thông số của MOSFET là vGS và dòng iG =0), - Thứ hai, dòng thu của BJT là liên hệ tuyến tính với dòng nền ( trong khi MOSFET hoạt động như nguồn dòng, dòng thoát của nó liên hệ bình phương điện thế cổng - nguồn) Đặc tuyến của BJT có ba vùng hoạt động: 1. Khi iB >0 và vCE > 0,2 V, BJT hoạt động trong vùng tác động, Trong vùng này, đường cong dòng thu nằm ngang biểu thị tính chất nguồn dòng. Vùng tác động là vùng ưu thế cuả thiết kế mạch tương tự. 2. Khi iB =0, BJT trong vùng ngưng dẫn ( cutoff region). 3. Cuối cùng iB >0 và vCE 0 ( vùng bên trái đường đứt khoảng) dòng thu giảm thẳng đứng, và BJT hoạt động trong vùng bảo hòa. CHÚ Ý: Vùng bảo hoà của BJT khác với vùng boả hoà của MOSFET. Mô hình của BJT Được biểu diễn ở H. Mô hình gồm nguồn dòng kiểm dòng và một cặp diod (diod nền- phát và diod nền – thu). Dòng điện cung cấp bởi nguồn phụ thuộc là là hằng số có trị tiêu biểu khoảng 100. ( xem iB = iB’). (a) Mô hình BJT Sự phân tích của chúng ta sẽ có ý nghĩa hơn nếu dùng mô hình tuyến tính từng mảnh ở hình (b) trong đó diod thay thế bằng mô hình diod tyến tính từng mảnhgồm diod lý tưởng nối tiếp nguồn thế. Trong hình (b) mô hình nguồn dòng phụ thuộc là đường nằm ngang vùng tác động. Mô hình tuyến tính từng mảnh của BJT Trạng thái của hai diod (cả hai cùng dẫn- ON, cả hai cùng ngưng- OFF, và ,một dẫn một ngưng) dẫn tới sự phân biệt vùng tuyến tính từng mảnh của hoạt động của BJT. H.b 1. Khi cả hai diod cùng ngưng (OFF), và nguồn dòng cùng ngưng (h.c), biểu thị mô hình BJT tương ứng trong vùng cutoff. iB = iB’ vì diod nền – thu ngưng. H.c 2. Khi iB >0 và vCE > vBE - 0,4V Diod phát ON và diod thu OFF, và BJT hoạt động trong vùng tác động . Ta có: iB = iB’ trong vùng tác động, mô hình tuyến tính từng phần BJT cho: và dòng phát: H.c 3. Khi cả hai diod nền – thu và diod nền – phát cùng dẫn (ON) BJT hoat động trong vùng bảo hoà (H.d) Khi iB >0 và vCE = vBE – 0,4 V Hoặc tương đương nếu: vBE = 0,4V hoặc: vCE = 0,2V Trong vùng bảo hoà, mô hình BJT thôi không còn xem là nguồn dòng, và thay vào là cặp điện trở có trị số rất bé từ cực nền và cực thu và cực phát cho bởi hai diod phân cực thuận. Vì trị số thấp của chúng, đường đi của dòng H.d điện được xác định bởi mạch ngoài. Tổng cộng điện thế dọc theo đường E,B,C chúng ta có điện thế thu – phát vCE = 0,2V không tuân theo của dòng iC. Mô hình của chúng ta không hoàn toàn đầy đủ. Đó là, một trạng thái thêm vào trong đó diod phát OFF và diod thu là ON, như có thể hy vọng khi điện thế nền – thu là 0,4 V, và điện thế nền – phát nhỏ hơn 0,6 V. Vùng hoạt động đó, được gọi là vùng tiêm ngược. Trong vùng đó, đặc tính của BJT là diod phân cực thuận giửa nền và cực thu, và mạch hở tại cực phát. Để đơn giản, chúng ta chưa nghiên cứu cả vùng tiêm nghịch và vùng bảo hoà. Một cách thích hợp, mạch BJT sẽ được thiết tính để tránh hoàn toàn những vùng đó. Theo những thảo luận ở trên, với giả thiết đó, mọi mạch BJT trong giáo trình sẽ không có diod cực thu như biểu diễn ở H.e Thí dụ: Mạch khuếch đại BJT Cho mạch khuềch đại BJT ráp cực phát chung (H. ) Dùng mô hình tuyến tính Từng mảnh của BJT, Xác định hệ thức giũa vO và vI giả sử BJT hoạt động trong vùng tác động. Dùng hệ thức đó Tính vo khi vI = 1 V, 1,1 V, 1,2 V. Cho RI = 100 k , RL = 10 k H. Giải: Ta dùng mạch tương đương tuyên tính từng mảnh sau: Mạch tương đương: Thay các trị số vào, cho: Với vI = 1 V, 1,1 V, 1,2 V lần lượt cho vO = 6V, 5 V, 4 V. Xa hơn, ta sẽ xác định BJT ở trong vùng hoạt động. Điện thế vào lớn nhất là 1,2 V, và điện áp ra vO = 4V, điện thế nền – thu: nhỏ hơn 0,4 V. Do đó, diod thu ngưng (OFF). (Tương tự, vì vCE >0,2V, diod thu ngưng dẫn). Điều này xác nhận BJT ở trong vùng tác động. Thí dụ 2: Phân tích mạch khuếch đại BJT tín hiệu lớn Cho mạch khuếch đại BJT như h. trên, với các trị số RI = 100 k , RL = 10 k , 1. Cho biết biểu thức liên hệ vo và vI, 2. cho biết dải trị số vào hợp lý, với BJT hoạt động trong vùng tác động, và dải trị số ra tương ứng. Giải: Ta có biểu thức liên hệ: vO BJT vùng cutoff Vs BJT trong Khi vI =0, iB =0 Vs vùng tác động transistor ngưng (cutoff ) vCE > vBE – 0,4V vO = Vs vI vBE – 0,4V không bao lâu đạt được. Vì vCE = vO được ghim tại 0,6 V (từ vùng tác động), vO đạt điểm biên của vùng tác động khi vO = 0,6 – 0,4 = 0,2 V Trị tương ứng của iC cho Điện thế vào tương ứng với điện thế ra xác định bằng cách giải vI theo hệ thức vO ở trên như sau Đó là biên trị trên của vùng tác động (tuân theo vI) được chỉ ở đồ thị trên.Trị số IB tương ứng được tính bởi Một khi BJT hiện diện ở vùng tác động và đi vào vùng bảo hoà mô hình bảo hoà của BJT biểu diễn ở H. . Là mô hình tốt nhất của mạch khuếch đại. Áp dụng trực tiếp định luật KVL tính được: vO = 0,6 – 0,4 = 0,2 V Nói cách khác, vO được ghim ở 0,2V bởi BJT trong vùng bảo hoà khi vI vượt quá 1,58V . Sự kiện này, được vẽ đường thẳng nằm ngang tại vO = 0,2V trên đồ thị. Tóm lại, những giới hạn trên ngõ vào của vùng tác động là: và Những giới hạn ngõ ra tương ứng: H. và: Thí dụ 3: Chọn điểm hoạt động Cho mạch khuếch đại BJT ở thí dụ trên, chọn điểm hoạt động của mạch sao cho điện thế vào đu đưa cực đại , và điện thế ra đu đưa cực đại. Điện thế ra đu đưa đối xứng chuing quang điểm hoạt động là bao nhiêu? Mạch khuếch đại được vẽ lại như sau Theo thí dụ 2 ta có: Ta có thể đạt trị số đu đưa cực đại ngõ vào bằng cách phân cực ngõ vào tại điểm giữa của dải hợp lý ngõ vào H. Nói cách khác, ta chọn Và trị số tương ứng của điện thế ra vO của điểm hoạt động cho bởi Tương tự, trị số dòng điện ra IC điểm hoạt động cho bời Theo thí dụ 2, điện thế ra đu đưa trong vùng tác động là 10V > vO >0,2 V Điểm hoạt động được chọn tại 5,1 V nằm điểm giữa của dải, và do đó, điện thế ra đu đưa là đối xứng chung quang điểm hoạt động 5,1 V. Sự đối xứng dẫn tới kết quả trực tiếp từ sự tuyến tính hoà của BJT gtrong vùng tác động. Trái với kết quả của MOSFET, ngõ ra đu đưa không đối xứng vì tính chất không đối xứng của MOSFET trong vùng bảo hoà của nó. Mô hình tín hiệu nhỏ của BJT Ta triển khai mô hình tín hiệu nhỏ của BJT bằng cách tuyến tính hoá mô hình tuyến tính từng mảnh ở trên. Xét h. . (a) Mô hình tuyến tính từng phần (b) Mô hình tín hiệu nhỏ Do nối tắt nên bỏ qua 0,6V và cho Thí dụ: Cho lại thí dụ 2 và 3 Tính được Độ lợi thế mô hình tín hiệu nhỏ Tại nút ngõ ra: Thay trị số vào, được Av = - 10 Thí dụ 2: Độ khuếch đại tín hiệu nhỏ của BJT Cho mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ BJT như ở thí dụ trước Ta lần lượt có : Trong mô hình tín hiệu nhỏ Độ lợi công suất: Phần đọc thêm Xem giáo trình DTCB Đại học quốc gia Khuếch đại tín hiệu nhỏ iC ic iB ICQ ib IBQ 0 t 0 t vBE vbe vCE vce VBEQ VCEQ 0 t 0 t Phân giải bằng đồ thị iC ( mA) iB (uA) 6 IB= 60uA 60 ic 4 40 40 ib ICQ3 Q IBQ Q 30 2 20 20 0,68 0 5 6 10 15 20 vCE(V) 0 0,65 V BEQvBE(V) VCEQ VCC vbe 0,665 vce Các trị số dòng điện và điện thế đều là tổng cộng thành phần xoay chiều ( AC) với thành phần 1 chiều ( DC), và được viết như sau: ib, ic, vbe, vce là trị số tức thời của thành phần xoay chiều ( AC). iB, iC. vBE, vCE là trị số tức thời tổng cộng gồm cả thành phần AC và thành phần DC . IBQ, ICQ, VBEQ, VCEQ là thành phần DC ( là trị số điểm tĩnh điều hành Q) Ta có các trị sau: Điểm tĩnh điều hành Q (IB=30uA; ICQ=3mA; VCEQ= 9V ) Các trị số thay đổi ( ac): vbe = 0,68V – 0,65V= 0,030V = 30mV ib = 40uA – 20uA= 20uA ic = 4mA – 2mA = 2mA vce= 6V – 12V = 6V Tính được: Độ lợi dòng: Ai= = ic/ib = 2mA/20uA = 100 Độ lợi thế: Av =vce/vbe=- 6V/ 0,03V = - 200 Tổng trở vào Ri = vbe/ib=60mV/ 20uA=3k Tổng trở ra : Ro = vce/ic = 6V/2mA = 3k 1. Mô hình thông số r ( chử T) Do phân cực thuận,nên nối nền phát có điện trở động cho bới: re = VT / ICQ Do phân cực nghịch nên nối thu – phát có điện trở nghịch rc rất lớn ,và có dòng ic chạy qua:  Do: vbe = rbbib+reie = reie_=( +1) reib=rbeib vce = rcic+ reie = rc ic = rc ib Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ BJT Theo định lý Thevenin: VBB = [R2 / (R1+ R2)] VCC (1) RB = R1R2 /( R1+R2) (2) Theo định lý Kirchhoff: VBB = RBIB + VBE + REIE (3) (4) 2. Phân giải chế độ động- AC Ta có mạch tương đương tín hiệu nhỏ Tính được: Độ lợi thế: Độ lợi dòng: Tổng trở vào: Tổng trở ra: 2.Mô hình thông số hỗn tạp Xem transistor có tính tuyến tính ở chế độ tín hiệu nhỏ , theo lý thuyết tứ cực ta có: Ở mạch nền – phát : Ở mạch thu – phát: ro =. VA+VCQ)/ICQ rất lớn VA điện thế Early gm được gọi là hệ sồ truyền dẫn III.Mạch tương đương trong chế độ động Theo mạch điện ở h.1,vùngnền-phát cho VBB+vs = iBRB+vBE (2) VBB+vs = (IBQ+ib)RB+ (VBEQ+vbe) (3) sắp xếp lại: VBB-IBQ-VBEQ= ibRB+vbe-vs (4) khi cho vế phải của (4) bằng zero, còn lại: vs = ibRB + vbe (5) là phương trình vòng nền-phát với mọi số hạng DC cho bằng zero. Tương tự với phương trình vòng thu – phát: VCC=iCRC + vCE (6) VCC = (ICQ+ic)RC+ ( VCEQ+vce) (7) Hay: VCC – ICQRC- VCEQ = ic+vce (8) Cho vế bên phải (8) bằng zero ta có: icRC+vce = 0 (9)  vce = - icRC (10) là phương trình vòng thu-phát với mọi số hạng DC bằng zero. Phương trình (5) và (10) liên quan đến các thông số ac trong mạch. Các phương trình này có được trực tiếp bằng cách cho tất cả các dòng và thế DC bằng zero. Point-contact transistor Khi chưa phân cực, Transistor giống như hai diod mắc ngược nhau và có rào thế 0,7V (hay hai vùng hiếm) nên ngưng dẫn. E C B cách nhìn này còn dùng để đo thử transistor còn tốt hay hư 3.Phân cực thuận EB, Phân cực nghịch CB: Do tác động của điện trường ngoài,các điện tử tự do bị đẩy vào cực nền. Tại đây do cực nền hẹp nên có chỉ 1 số ít đttd bị tái kết, đa số đttd còn lại đều bị hút về cực thu  BJT dẫn mạnh ( kiểu tác động thuận rất thông dụng trong mạch khuếch đại) . Engoài Engoài - + - + InE E i Ei InC I E IpE ICO IC + - + VBB IB - + VCC 3.Biểu thức dòng điện trong BJT ( ráp CE) Theo định luật Kirchhoff ta có: IE = IB + IC (1) Theo cách hoạt động của BJT vừa xét có: IE = InE + IpE = InE (2) IC = Inc + Ico (3) Gọi hệ số truyền đạt dòng điện phát – thu : số đ t td đến cực thu InC IC sốđttd phát đ từ cực phát InE IE Thay vào (3) cho: Ic = IE + ICO = IE + ICBO (4) Hệ số truyền dòng điện rất bé công thức (4) thường chỉ sử dụng trong cách ráp cực nền chung ( CB). Trong các trường hợp thông dụng khác ( như cách ráp CE) ta chuyển đổi thành dạng như sau bằng cách viết lại thành: Với: Nhận xét Độ lợi dòng(độ khuếch đại) rất lớn ( 100 – 500 loại 1W)) Dòng rĩ rất bé ở nhiệt độ bình thường nhưng lại tăng nhanh theo nhiệt độ . Ở nhiệt độ bình thường ( nhiệt độ trong phòng),ta còn lại biểu thức đơn giản : IC = IB ( 6) và IC = IE (7) Tổng quát ta có thể sử dụng (1) và (6) trong các phép tính phân giãi và thiết kế mạch transistor. 1. linh kiện điều khiển bằng dòng điện. 2. linh kiện điều khiển bằng hạt tải thiểu số. 3. TRANSISTOR là chử viết tắt của từ TRANsfert ReSISTOR (Điện trở chuyển ). 4.Đối với transistor loại pnp, cách lý luận về hoạt động cũng giống như ớ transistor npn nhưng thay điện tử tự do bằng lổ trống, nên chiều dòng điện ngược lại. Chú ý:Transistor còn được gọi là: III.Các cách ráp và Đặc tuyến V-I Có 3 cách ráp (xác định từ ngõ vào và ngõ ra của mạch transistor) : CB, CE, CC ( EF) 1. Cách ráp cực nền chung (CB-common base) 2.Cách ráp cực phát chung ( CE-common emitter) Do: Tín hiệu vào nền – phát BE Tín hiệu ra thu – phát CE Cả 2 ngõ vào và ra có cực phát chung 3. Cách ráp thu chung (CC - Common Collector hay mạch theo phát (EF- Emitter Follower) Mạch điện Hoặc: 4. Đặc tuyến cách ráp CE Gồm có 3 dặc tuyến thông dụng sau: Đặc tuyến vào IB = f ( VBE) VCE = Cte IB( mA) VCE= 1V 2V 4 Q 0 0,7 VBE ( V) b. Đặc tuyến ra IC = f ( VCE ) IB =Cte vùng bảo hoà vùng tác động IC ( mA) 60uA 6 IB = 50uA 40uA 4 QB 30uA QA 20uA 2 10uA 0uA 0 0,2 5 10 15 20 25 VCE (V) vùng ngưng ( cut off) C. Đặc tuyến truyền IC = f ( IB) VCE = Cte Ic ( mA) Trong dải thay đổi nhỏ của IB,IC thay đổi tuyến tính. Khi dòng IB lớn , IC không còn tuyến tính ( sẽ xét trong chương 0 IB ( A) mạch khuếch đại) 4.Độ lợi (độ khuếch đại) dòng Tại điểm tĩnh điều hành QA ta có: Tại điểm tĩnh điều hành QB, ta có: Đường thẳng tải tĩnh ( DCLL) Phương trình đường thẳng tãi tĩnh : Từ ( 5) viết lại: IC = ( VCC – VCE)/ RC = -VCE / RC + VCC /RC ( 7) Đường tải tĩnh đựợc vẽ trên đặc tuyến ra qua 2 điểm xác định sau: Cho IC = 0  VCEM = VCC (Điểm M) Cho VCE = 0  ICM = VCC/ RC (Điểm N) nối 2 điểm M và N lại ta có được đường tải tĩnh Giao điểm đường tải tĩnh và đường phân cực IB chọn trước cho ta trị số điểm tĩnh Q. Đường thẳng tải tĩnh Vẽ Ic (mA) ICM = Vcc/Rc ICQ Q 0 VCEQ VCEM= VCC VCE(V) IV . Mạch phân cực cơ bản Mạch phân cực bằng 2 nguồn cấp điện riêng: Tính được trị số điểm Q: VBB = RB IB + VBE (1) IB = ( VBB- VBE) / RB (2) IC = IB (3) VCC = RCIC + VCE (4)  VCE = VCC- RCIC (6) 2. Phân cực bằng cầu phân thế và RE Mạch điện: R1, R2 điện trở phân cực. RC điện trở cấp điện RE điện trở ổn định nhiệt . Là mạch rất được thông dụng. Mạch điện tương đương Theo định lý Thevenin: VBB = [R2 / (R1+ R2)] VCC (1) RB = R1R2 /( R1+R2) (2) Theo định lý Kirchhoff: VBB = RBIB + VBE + REIE (3) (4) Mạch thu – phát : và : Điểm tĩnh điều hành cho bởi ( 4), (5), (8) Cách phân cực độc lập với hFE =B Ta có : Nếu chọn , cho: Ttheo thực nghiệm chọn RB = 10 RE nên còn gọi là qui tắc 10 ( hay định luật10), và mạch hoạt động không còn tuỳ thuộc h FE IC ( mA) Bão hoà 60uA 6 IB = 50uA IBQ =40uA 4 o QB 30uA 20uA 2 ngưng 10uA 0uA 0 5 10 15 20 25 VCE (V) VCEQ VCC Thí dụ : Với Vcc=18V; Rc = 3k , dòng IBQ = 40uA Tính được Q ( IC = 4mA , ( VCE = 6V , ( VBE = 0,7V cho trước Độ lợi dòng Theo trên ta có: IC = 4 mA vaø IB = 40 A Tính được: Transistor có tính khuếch đại dòng Độ lợi dòng có thể tính nhanh từ đặc tuyến Transistor Approximations Lý tưởng Cho VBE = 0 V, áp dụng khi sửa chửa Second Approximation VBE = 0,7 V (Si), và (0,3 V (Ge) DATA SHEETS Mỗi transistor có các thông số riêng cho bởi nhà sản xuất: VCE0, VCB0, VBE0, ICmax, PDmax, Tj, hfe/ Ic, các trị min, type, max fT, ….. Dạng vỏ Transistor Vai trò của đường thẳng tải tĩnh Phân giải mạch Transistor. Xác định điểm tĩnh điều hành Q. Cho biết trạng thái hoạt động cũa transistor ( tác động, bão hoà, ngưng). Mạch khuếch đại có tuyến tính hay không. Thiết kế mạch khuếch theo ý định ( chọn trước điểm tĩnh Q , tính các trị số linh kiện) Chú ý: Độ lợi dòng điện thay đổi theo vị trí điểm tĩnh điều hành Q. Điểm tĩnh điều hành Q thay đổi vị trí theo điện thế phân cực transistor và còn thay đổi theo tín hiệu xoay chiều ( AC) tác động vào mạch . Ta sẽ xét các dạng mạch phân cực (DC) khác ở chương 4 và sự khuếch đại trong chế độ động ( AC) ở chương 5 . Sự thay đổi độ lợi dòng điện hFE 1. Sự thay đổi hFE theo nhiệt độ 2. Dòng ICQ càng lớn hFE càng nhỏ Theo hình trên ta thấy khi ICQ càng lớn, đường cong hFE càng giảm xuống, trị số hFE càng nhõ khoảng 30 đến 50  hFE(bh) IBbh (3) Thường chọn: hay: 2.Mạch Đảo ( Inverter , NOT) a. Dạng 1: Thoả IB > IBbh RB 0V  Transistor dẫn bão hoà  VO = 0,2V = VOL=logic 0 Vậy mạch là cổng NOT Ứng dụng cổng NOT Mạch điều khiển LED(a),Điều khiển Rờ-le (Relay) (b): 7.7. Mạch thúc LED Mạch thúc LED phân cực cực nền Do RB = 10 RC, nên transistor dẫn bão hoà, cho dòng qua LED: Muốn thay đổi dòng qua LED, ta thay dổi Vcc hoặc Rc, Và điện trở RB phải bằng 10 lến RC để transistor dẫn bão hoà cứng, và độ lợi dòng không thành vấn đề quan tâm. 3. Cổng Logic họ DTL a.Cổng NAND Gồm NOT+ AND hay AND + NOT A F B Phân giải cổng NAND 2 diod dẫn Q ngưng D1 dẫn Q ngưng D2 dẫn Q ngưng 2 diod ngưng Q dẫn bh b.Cổng NOR họ DTL Gồm cổng NOT+ OR A B F Phân giải cổng OR 2 diod ngưng, Q ngưng D1 dẫn, Q dẫn D2 dẫn, Q dẫn 2 diod dẫn,Qdẫn 4.Cổng Logic họ TTL a .Cổng NOR Khi A=B=0Q1,Q2 ngưng  Vo = Vcc= VoH = logic 1 Khi A=Vcc , B=0 Q1 dẫn , Q2 ngưng   Vo=O,2V = VoL = logic 0 KHi A=0,B=Vcc  Q! ngưng, Q2 dẫn   Vo= 0,2V = VoL=logic 0 Khi A=B=VCC  Q1, Q2 dẫn  Vo=0,2V = VoL = logic 0 b. Cổng NAND ngõ ra đơn cực Mạch đơn giản ( xem hình ở sau) Hiện nay ít sử dụng Cách hoạt động: A=B=0V : Q1 dẫnQ2 ngưngVo =5V=1 A=5V,B=0V: Q1 dẫnQ2 ngưng Vo=5V A=0V,B=5V: Q1 dẫnQ2 ngưng Vo=5V A=B =5V: Q1 ngưngQ2 dẫnVo=0,2V Cổng NAND chuẩn (họ TTL) Khi A=B=0 Q1dẫn Q2ngưng  Q3 ngưng, Q4 dẫn  Vo = 2,4 – 3,6 V = = VoH = logic 1 Khi có hoặc A hoặc B xuống 0  Q1 dẫn, Q2, Q3 ngưng, Q4 dẫn  Vo = VoH = logíc 1 KHi A=B=Vcc  nối B-E 1 ngưng, nhưng nối C-B1 dẫn, Q2 dẫn Q3 dẫn,Q4 ngưng  Vo=0,2V = VoL Giai thích cách hoạt động: KHi A=B=0V Q! dẫn Q2 ngưng Q3 ngưng, Q4 dẫn  VO = 2,4V – 3,6V= = VOH = = logic 1 Khi chỉ có 1 ngõ vào lên cao và 1 ngõ vào thấp:  tương tự trên VO=VOH Khi A=B = Vcc = ViH  nối B-E1 ngưng, nhưng nối B-C1 dẫn  Q2 dẫnQ3 dẫn và Q4 ngưng  VO = 0,2V 0,4V= = VOL = = logic 0 Baûng söï thaät Coång NAND coù ngoõ cho pheùp ( Enable) C B A F 1 x x 1 caám 0 0 0 1 A 0 0 1 1 B F 0 1 0 1 /C 0 1 1 0 c. IC họ TTL Nối 2 ngõ vào A và B của cổng NAND lại với nhau ta có cổng NOT (IC họ TTL) d. Đặc tính chung (chuẩn) của họ IC TTL ViH = 2V Vcc VOH = 2,4V IiH = 40uA IOH = -400uA ViLmax = 0.8V VOLmax= 0,4V IiL=-1,6mA IOL = 16mA FAN OUT = 16mA/1,6 mA= 400uA/40uA = 10 FAN OUT OUT IN VOHmax= 5V ViHmax = 5V NM 0,4V VOHmin=2,4V ViHmin=2V NM ViLmax=0,8V VOLmax=,4V0 0,4V 0V Caùc ñaëc tính khaùc seõ trình baøy sau. Vuøng khoâng cho pheùp Daõi baát ñònh Ñoä mieãn nhieãu (Noise immunty)-Leà nhieãu VOH VIH VOL VIL VNH= VOHmin – VIHmin=2,4 – 2 =0,4V Khi VOH = 2,4V thuùc vaøo coång taûi ôû sau thì ,coång naøy hieåu laø möùc cao vaø hoaït ñoäng ñuùng. Khi coù xung nhieãu aâm > 0,4V thì ViH 0,4V thì ViL> 0,8V neân rôi vaøo vuøng baát ñònh vaø coång taûi hoaït ñoäng sai.Xung nhieãu aâm khoâng aûnh höôûng . Đặc tính các họ IC TTL TTL cao cấp 74Axxx; 74ASxxx(Schottky cao cấp; 74ALSxxx(8ns); 74F xxx( nhanh); 74FASTxxx (nhanh Schott.cao cấp 2,5ns) Analysis of Combinational Circuits (11) Power dissipation and propagation delays for several logic families (Table 2.7) b. Họ IC-CMOS Đặc tính IC CMOS: Họ 40xx, 45xx Mức logic ViHmax= VDD VDD = VOH ViHmin= 2/3VDD NM ViLmax= 1/3VDD ViLmin= 0V NM VoL= 0,05V In Out Dòng ra và dòng vào rất bé pA  mA 74Cxxx, 74ACTxxx ( IOH=IOL=24mA) 74FCT ( IOH=15mA); 74TC( IOH = 64mA)