第三節(jié)TTL門電路

1、第三節(jié)TTL門電路第三節(jié)TTL門電路2一、半導(dǎo)體三極管的開關(guān)特性第三節(jié)TTL門電路3O=80 A6040200放大區(qū)：放大區(qū)：iC隨隨iB成正比地變化成正比地變化幾乎不受幾乎不受vCE變化的影響變化的影響第三節(jié)TTL門電路4第三節(jié)TTL門電路5ebc截止?fàn)顟B(tài)ebc飽和狀態(tài)CE0VC0I 相當(dāng)于開關(guān)斷開。相當(dāng)于開關(guān)斷開。相當(dāng)于開關(guān)閉和。相當(dāng)于開關(guān)閉和。第三節(jié)TTL門電路6YA IIHVVIILVVT深度飽和深度飽和OOLVVT截止截止OOHVV邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)為保證在輸入低電平時(shí)為保證在輸入低電平時(shí),三極管可靠截止，三極管可靠截止，接入了電阻接入了電阻R2和負(fù)電源和負(fù)電源VEE。三極管非門（反相

2、器）三極管非門（反相器）-VEEVccRC R1 Y（vo）TR2A（vI）AY第三節(jié)TTL門電路7-VEEVccRC R1 Y（vo）TR2A（vI）第三節(jié)TTL門電路8IEEIBI1I1283.313.3vVvVVvRvRR12B123.3 10k2.5k3.3 10R RRRR vIR1R2beVEE+-RB+-VBbe第三節(jié)TTL門電路9B8(03.3)V2.0V13.3V IIL0VvVCOCC05VivVIBI8V3.313.3vVvRB+-VBbe第三節(jié)TTL門電路10B58(53.3)V1.8V13.3VBBSiIBBEB3B1.80.7A0.44mA2.5 10VViRIIH

3、5VvVOCE(Sat)0vVIBI8V3.313.3vVvCCCE(Sat)BS3C50.1A0.25mA20 1 10VVIR 第三節(jié)TTL門電路11反相器是反相器是TTL電路中電路結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種。電路中電路結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種。因電路輸入端和輸出端均為三極管結(jié)構(gòu)，所以稱為三極管因電路輸入端和輸出端均為三極管結(jié)構(gòu)，所以稱為三極管-三極管邏輯電路，簡(jiǎn)稱三極管邏輯電路，簡(jiǎn)稱TTL電路。電路。TTL反相器的典型電路CCV1R2RYA4T5T2T1T2D1D4R3RI( )vO()v4k1.6k1k130B1v2Cv2Ev輸入級(jí)輸入級(jí)倒相級(jí)倒相級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)第三節(jié)TTL門電路12工作在深度飽和狀態(tài)，

4、工作在深度飽和狀態(tài)，TTL反相器的典型電路CCV1R2RYA4T5T2T1T2D1D4R3RI( )vO()v4k1.6k1k130B1v2Cv2Ev輸入級(jí)輸入級(jí)倒相級(jí)倒相級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)第三節(jié)TTL門電路13YATTL反相器的典型電路CCV1R2RYA4T5T2T1T2D1D4R3RI( )vO()v4k1.6k1k130B1v2Cv2Ev輸入級(jí)輸入級(jí)倒相級(jí)倒相級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)第三節(jié)TTL門電路142. 電壓傳輸特性電壓傳輸特性THV0ABCDE3.02.01.00.5 1.0 1.5vO/VvI/V第三節(jié)TTL門電路15第三節(jié)TTL門電路16(min)(min)NHOHIHVVV(max)(m

5、ax)NLILOLVVVvovivovi第三節(jié)TTL門電路17OH(min)OL(max)2.4V,0.4VVVNHNL0.4V,0.4VVVIH(min)IL(max)2.0V,0.8VVV第三節(jié)TTL門電路1811CCBE1ILILmAVvVIR 三、反相器的靜態(tài)輸入、輸出特性5 ,0.2CCIILVVVvVIH3.4IVvV40IHAICCV1R4 k1T1DIvIi2be5be第三節(jié)TTL門電路19TTL反相器的輸入特性曲線反相器的輸入特性曲線-1.0 -0.5 0.5 1.0 1.5 2.0 0-0.5 -1.0 -1.5 -2.0vI/ViI/mA40ATTLTTL反相器的輸入特性

6、反相器的輸入特性CCV1R4 k1T1DIvIi2be5be第三節(jié)TTL門電路202. 輸出特性輸出特性(1)高電平輸出特性高電平輸出特性-15 -10 -5 03.02.01.0vOH/ViL/mATTLTTL反相器高電平輸出特性反相器高電平輸出特性R4T4D2VCCR2RLvOiL1.6k130TTLTTL反相器高電平輸出等效電路反相器高電平輸出等效電路第三節(jié)TTL門電路21TTLTTL反相器低電平輸出反相器低電平輸出等效電路等效電路CCV3RLR5TOvLiTTLTTL反相器低電平輸出特性反相器低電平輸出特性L/mAi1051.02.0015vOH/V第三節(jié)TTL門電路221ILN ii

7、2IHLN Ii解：解：116161LIiNi0.4100.04L2IHiNIN3G1G2G4GOv第三節(jié)TTL門電路23若若RP較小，相當(dāng)于輸入一個(gè)低電平信號(hào)。較小，相當(dāng)于輸入一個(gè)低電平信號(hào)。若若RP較大，相當(dāng)于輸入一個(gè)高電平信號(hào)。較大，相當(dāng)于輸入一個(gè)高電平信號(hào)。3. 輸入端負(fù)載特性輸入端負(fù)載特性TTLTTL反相器輸入端負(fù)載特性反相器輸入端負(fù)載特性I/VvP/kR2.01.01.02.003.0VCCR1be2be5vIT14kRPTTLTTL反相器輸入端經(jīng)電反相器輸入端經(jīng)電阻接地時(shí)的等效電路阻接地時(shí)的等效電路第三節(jié)TTL門電路24RpOHIHPIH(min)VIRV33.42.0350.0

8、4 10PkR OHIH(min)PIHVVRI例的電路1G2G1Ov2IvRp第三節(jié)TTL門電路250.80.240.6950.70.8 PkkR1IL(max)OLPCCBE1IL(max)VVRRVvV0.69PkR 1IL(max)OLPCCBE1IL(max)VVRRVvVILvVOLVCCR1be2be5T14kRP第三節(jié)TTL門電路26四、反相器的動(dòng)態(tài)特性第三節(jié)TTL門電路27將輸出高電平降至?xí)r輸入正脈沖的幅度，將輸出高電平降至?xí)r輸入正脈沖的幅度，定義為正脈沖噪聲容限。定義為正脈沖噪聲容限。將輸出低電平上升至?xí)r輸入負(fù)脈沖的幅度，將輸出低電平上升至?xí)r輸入負(fù)脈沖的幅度，定義為負(fù)脈沖噪

9、聲容限。定義為負(fù)脈沖噪聲容限。當(dāng)輸入脈沖的寬度達(dá)到微秒數(shù)量級(jí)時(shí)，當(dāng)輸入脈沖的寬度達(dá)到微秒數(shù)量級(jí)時(shí)，應(yīng)將輸入信號(hào)按直流信號(hào)處理。應(yīng)將輸入信號(hào)按直流信號(hào)處理。第三節(jié)TTL門電路28輸出由低電平突然轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖降倪^渡過程中，輸出由低電平突然轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖降倪^渡過程中，出現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)T4和和T5同時(shí)導(dǎo)通的狀態(tài)，同時(shí)導(dǎo)通的狀態(tài)，有很大的瞬時(shí)電流流經(jīng)有很大的瞬時(shí)電流流經(jīng)T4和和T5 ，使電源電流出現(xiàn)尖峰脈沖。使電源電流出現(xiàn)尖峰脈沖。第三節(jié)TTL門電路29第三節(jié)TTL門電路30五、其他類型的門電路()YAB 多發(fā)射極三極管可看作兩個(gè)多發(fā)射極三極管可看作兩個(gè)發(fā)射極獨(dú)立而基極和集電極發(fā)射極獨(dú)立而基極和集

10、電極分別并聯(lián)在一起的三極管。分別并聯(lián)在一起的三極管。把兩個(gè)輸入端并聯(lián)使用時(shí)，低電平輸入電流和反相器相同。把兩個(gè)輸入端并聯(lián)使用時(shí)，低電平輸入電流和反相器相同。輸入接高電平時(shí)，輸入端分別為兩倒置三極管的等效集電極，輸入接高電平時(shí)，輸入端分別為兩倒置三極管的等效集電極，總的輸入電流為單個(gè)輸入端的高電平輸入電流的兩倍?？偟妮斎腚娏鳛閱蝹€(gè)輸入端的高電平輸入電流的兩倍。YCCVAB1T2T4T5T1D2D3D1R2R3R4R4k1.6k1301kTTLTTL與非門電路與非門電路第三節(jié)TTL門電路31()YAB YCCVAB1T2T4T5T1R3R4R2R1R1T2TTTLTTL或非門電路或非門電路第三節(jié)T

11、TL門電路32()YABCD TTLTTL與與- -或非門或非門YCCVAB1T2T4T5T1R3R4R2R1R1T2TCD第三節(jié)TTL門電路33YABA BCCV8T9TY7T6T5T4T1T2T3TABTTLTTL異或門異或門第三節(jié)TTL門電路342. 集電極開路的門電路（集電極開路的門電路（OC門）門）第三節(jié)TTL門電路35CCVLR集電極開路與非門集電極開路與非門1R2T2R3RYBACCV5T1TYBA圖形符號(hào)圖形符號(hào)第三節(jié)TTL門電路3621YYY ()()ABCD()ABCD CCVLRY1R2T2R3R1YBACCV5T1T1R2T2R3R2YDCCCV5T1TDCBAY2G1

12、GLRCCV第三節(jié)TTL門電路37CCOHL(max)OHIHVVRnImI外接負(fù)載電阻外接負(fù)載電阻RL的計(jì)算的計(jì)算ILVLRCCVnmILVILV計(jì)算計(jì)算OCOC門負(fù)載電阻最大值的工作狀態(tài)門負(fù)載電阻最大值的工作狀態(tài)第三節(jié)TTL門電路38CCOLL(min)LMILVVRIm IILVLRCCVILVILV計(jì)算計(jì)算OCOC門負(fù)載電阻最小值的工作狀態(tài)門負(fù)載電阻最小值的工作狀態(tài)m第三節(jié)TTL門電路39n1G3G4G5GY例例3.3.4的電路的電路2GLRCCV第三節(jié)TTL門電路40C CO HL (m ax)O HIHVVRnIm IC CO LL (m in )L MI LVVRImI1LkR

13、532.6320.290.04kk 50 .40 .3 51 631kk第三節(jié)TTL門電路41()YAB CCV4TBAY1T2T5TDPENYABEN第三節(jié)TTL門電路42()YAB CCV4TBAY1T2T5TDP()EN YABEN第三節(jié)TTL門電路43六、TTL電路的改進(jìn)系列1. 74H系列系列74H系列又稱高速系列。系列又稱高速系列。為了提高電路的開關(guān)速度，為了提高電路的開關(guān)速度，減小傳輸延遲時(shí)間，減小傳輸延遲時(shí)間，電路采取了兩項(xiàng)改進(jìn)措施。電路采取了兩項(xiàng)改進(jìn)措施。一是在輸出級(jí)采用了達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，一是在輸出級(jí)采用了達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，二是將所有電阻的阻值普遍降低了一倍。二是將所有電阻的阻值普遍降

14、低了一倍。減小電阻阻值帶來的不利影響是增加了電路的靜態(tài)功耗。減小電阻阻值帶來的不利影響是增加了電路的靜態(tài)功耗。CCVYAB1T2T4T5T1D2D1R2R3R4RK8 . 27605847074H系列與非門(74H00)5R4k3T第三節(jié)TTL門電路442. 74S系列系列74S系列又稱肖特基系列。系列又稱肖特基系列。在在74S系列的門電路中，系列的門電路中，采用了抗飽和三極管（或稱為肖特基三極管）。采用了抗飽和三極管（或稱為肖特基三極管）?？癸柡腿龢O管是由普通的雙極型三極管和抗飽和三極管是由普通的雙極型三極管和肖特基勢(shì)壘二極管組合而成的。肖特基勢(shì)壘二極管組合而成的。肖特基二極管是由金屬和半導(dǎo)

15、體接觸而形成的。肖特基二極管是由金屬和半導(dǎo)體接觸而形成的。bececb第三節(jié)TTL門電路45電路結(jié)構(gòu)的另一個(gè)特點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)的另一個(gè)特點(diǎn)是:為為T5管提供了一個(gè)有源泄放電路，管提供了一個(gè)有源泄放電路，減少了減少了T5的基極電流，也就減輕了的基極電流，也就減輕了T5的飽和程度，的飽和程度，有利于加快有利于加快T5從導(dǎo)通變?yōu)榻刂沟倪^程。從導(dǎo)通變?yōu)榻刂沟倪^程。有源泄放回路的存在縮短了門電路的傳輸延遲時(shí)間。有源泄放回路的存在縮短了門電路的傳輸延遲時(shí)間。還改善了門電路的電壓傳輸特性。還改善了門電路的電壓傳輸特性。電路的缺點(diǎn)：電路的缺點(diǎn)：電路的功耗加大了。電路的功耗加大了。輸出低電平升高了。輸出低電平升高了。第三節(jié)TTL門電路463. 74LS系列系列性能比較理想的門電路應(yīng)該工作速度既快，功耗又小。性能比較理想的門電路應(yīng)該工作速度既快，功耗又小。只有用傳輸延遲時(shí)間和功耗的乘積（延遲只有用傳輸延遲時(shí)間和功耗的乘積（延遲-功耗積），功耗積），才能全面評(píng)價(jià)門電路性能的優(yōu)劣。才能全面評(píng)價(jià)門電路性能的優(yōu)劣。 延遲延遲-功耗積越小，電路的綜合性能越好。功耗積越小，電路的綜合性能越好。為了得到更小的延遲為了得到更小的延遲-功耗積，功耗積，在兼顧功耗與速度兩方面的基礎(chǔ)上，在兼顧功耗與速度兩方面的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開發(fā)了進(jìn)一步開發(fā)了74LS系列（稱為低功耗肖特基系列）。系列（