集成邏輯門電路課件

集成邏輯門電路

3.3.1TTL與非門

數(shù)字集成電路：在一塊半導體基片上制作出一個完整的邏輯電路所需要的全部元件和連線。使用時接：電源、輸入和輸出。具有體積小、可靠性高、速度快、而且價格便宜的特點。TTL型電路：輸入和輸出端結(jié)構(gòu)都采用了半導體晶體管，稱之為:

Transistor—TransistorLogic。+5VABCR1T1R2T2R3FR4R5T3T4T5輸入級輸出級中間級0.3V3.4VTTL與非門電路結(jié)構(gòu)T1與R1組成輸入級：T1—多發(fā)射極晶體管：實現(xiàn)“與”運算。等效電路

b1=A?B?C

c1+5VR1T1b1ABCc1AB+5Vb1R1C+5VR1c1T1b1ABCR2T2R3FR4R5T3T4T5“與”“非”復合管形式TTL與非門輸出級0.3V3.4VTTL與非門工作原理1、任一輸入為低電平（0.3V）時+5VFR4R2R1R5R3T3b1ABC“0”

截止c1T1T5T2T41V0.3VUF=5-UBE3-UBE4-UR2

3.4V

高電平！+5V“0”FR4R2R13kR5T3T4T1b1c1ABC1VUFRLT2

，T5：截止邏輯關系:任0則12.輸入全為高電平（3.4V）時4.1V3.4V“1”(3.4V)T5T4發(fā)射結(jié)全反偏R2+5VFR4R1T2R5R3T3T1b1c1ABC電位箝在2.1V0.7V1.4V2.輸入全為高電平（3.4V）時

全導通(T2、

T5飽和)T5T4R2截止T1:倒置狀態(tài)C、E作用顛倒+5VFR4R1T2R5R3T3T1b1c1ABC1V0.7V1.4V“1”(3.4V)發(fā)射結(jié)全反偏電位箝在2.1VUF=0.3V飽和T1T2T5T2：截止邏輯關系：全1則0+5VFR2R13kR3b1c1ABC“1”(3.4V)電位箝在2.1V發(fā)射結(jié)全反偏TTL與非門&ABCF

輸入任0：T2、T5截止,T3、T4導通；U0=U0H

。

輸入全1：T4截止,T2、T5飽和導通;U0=U0L

。邏輯關系：任0則1全1則0與非門TTL與非門外特性和參數(shù)測試電路一、電壓傳輸特性：UO

UI&+5VUIUORu0(V)ui(V)123UOH(3.4V)UOL(0.3V)傳輸特性曲線u0(V)ui(V)123UOH“1”UOL(0.3V)閾值UT=1.4V理想的傳輸特性輸出高電平輸出低電平簡化的傳輸特性(UO

UI)曲線

—

二值性曲線UOHUOLUIHUIL1.4UTUO(V)UI(V)1231230截止區(qū)(T5：關門)轉(zhuǎn)折區(qū)(過渡區(qū))飽和區(qū)(T5：開門)閾值電壓:UT=1.4V

門檻電壓(Threshold)+5VFR4R2R13k

T2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC100

750

360

3K

通用：UOH2.4V

，

UOL

0.4V

典型值：

輸出高電平UOH=3.4V

輸出低電平UO

L

=0.3V

閾值電壓UT

=1.4V1.輸出端2.輸入端：

典型值：

輸入高電平UIH=3.4V

輸入低電平UIL

=0.3V

通用：UI

UTUI=“1”，與非門開門

UO

L

；UI<UTUI=“0”，與非門關門

UOH

。典型參數(shù)：二、輸入負載特性(ui

R

)uiVRC+5VR4R2R13k

b1100

750

FT2R5R3T3T4T1T5c1AB360

3K

R較小時R較小時，ui<UT

相當于輸入低電平，所以輸出為高電平。Rui+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC

設：T2、T5截止R增大R

ui

ui

UT時，T2、

T5將飽和導通，輸入變高，輸出變低電平。R臨界=1.45K

Rui+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC

2.1V1.4V0.7V1.4V20RI(K

)UI(V)12310.60.51.41.45多余輸入端處理：接+5V若懸空:UI=“1”輸入端并聯(lián)使用對應:UOH對應:UOLABCF

UIVRI&1.懸空的輸入端相當于接高電平。2.為了防止干擾，可將懸空的輸入端接高電平。說明三、扇出系數(shù)

與非門輸出驅(qū)動同類門的個數(shù)：N8

。與非門的扇出系數(shù)一般是10。——帶負載能力驅(qū)動器：扇出系數(shù)可以大于20。扇出系數(shù)和門電路輸出驅(qū)動同類門的個數(shù)+5VR4R2R5T3T4T1前級T1T1IiH1IiH3IiH2IOH前級輸出為高電平時例如：

與非門輸出為高電平時：（UIL:T2、T5截止，T3、

T4導通。）

拉電流：IOH（幾百

)iORL(等效)拉電流能力：維持UOH時，所允許的最大拉電流值。+5VR4R2R5T3T4UOH+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1前級IOLIiL1IiL2IiL3前級輸出為低電平時

與非門輸出為低電平時：iORL+5V(等效)灌電流：IOL約十幾mA灌電流能力：維持UOL時，所允許的最大灌電流值。+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1UOL輸出低電平時，流入前級的電流（灌電流）：輸出高電平時，前級流出的電流（拉電流）：一般與非門的扇出系數(shù)為10。

由于IOL、IOH的限制，每個門電路輸出端所帶門電路的個數(shù)，稱為扇出系數(shù)。四、動態(tài)特性tuiotuoo50%50%tp1tp2導通傳輸時間截止傳輸時間波形邊沿變壞延遲變化uo

平均傳輸時間（Propagationdelay)tpd=tp1+

tp22典型值：3

10ns學習TTL與非門的要求：1）掌握邏輯關系：任0則1，全1則0；2）掌握典型參數(shù)，會使用。

3.3.2

其它類型的TTL門電路一、集電極開路的與非門（OC門）1.問題的提出標準TTL與非門進行與運算:&ABEF&CD&G1AB

CD&ABEF&CDG

能否“線與”？（OpenCollector)G=E

F=AB

CD

EF

EF問題：TTL與非門的輸出電阻很低。i功耗與非門截止：

T4熱擊穿iUOL與非門導通：

不允許&ABEF&CDG與非門截止與非門導通+5VR4R2T3T4T5100

750

3K

R3UOH+5VR4R2T3T4T5100

750

3K

R3UOL2.OC門結(jié)構(gòu)+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC去掉T3,T4標準TTL與非門

可以斷開（Open

Collector)F=ABC&符號缺角集電極開路“與”“非”RL（外接）UCCFT5+5VR2R13kT2R3T1b1c1ABC特點：RL

和UCC

可以外接。3.“線與”電路F=F1

F2

F3RL（外接）任0則0全1則1F&&&UCCF1F2F3A1B1C1A2B2C2A3B3C3“線與”使用OC門的關鍵是選擇外接RL:根據(jù)帶負載情況確定。例：負載電阻RL和電源UCC可以根據(jù)情況選擇&J+30V220VJ如RL用繼電器線圈（J）替代，可以實現(xiàn)對其它電路的控制。二、三態(tài)輸出與非門（TS門）(ThreeState)三種狀態(tài)高電平低電平高阻狀態(tài)（禁止狀態(tài)）標準與非門輸出狀態(tài)1.三態(tài)門結(jié)構(gòu)控制端DEE1(使能端:Enable）AB輸入端+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T52.工作原理F“1”3.4V截止“0”0.3V工作狀態(tài)

E=“0”+5VR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5ABDEE1

F“0”0.3V“1”3.4V截止導通截止

E=“1”高阻狀態(tài)（禁止狀態(tài)）+5VR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5ABDEE1

E=“1”時：F=Z(高阻狀態(tài))1V&ABF符號：功能表：0

（工作狀態(tài)）輸出E接低電平時為工作狀態(tài)1高阻狀態(tài)（禁止狀態(tài)）若去掉使能端的非門：+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5控制端(使能端:Enable）AB輸入端DE&ABF符號：功能表：接高電平時為工作狀態(tài)1

（工作狀態(tài)）輸出E0高