ch03-2TTL邏輯門

1、3.2 TTL邏輯門邏輯門3.2.1 BJT的開關(guān)特性的開關(guān)特性3.2.2 基本基本BJT反相器的動態(tài)特性反相器的動態(tài)特性3.2.3 TTL反相器的基本電路反相器的基本電路3.2.4 TTL邏輯門電路邏輯門電路3.2.5 集電極開路門和三態(tài)門集電極開路門和三態(tài)門3.2.6 BiMOS門電路門電路3.2 TTL邏輯門邏輯門3.2.1 BJT的開關(guān)特性的開關(guān)特性iB 0，iC 0，vOVCEVCC，c、e極之間近似于開路極之間近似于開路,vI=0V時時:iB 0，iC 0，vOVCE0.2V，c、e極之間近似于短路極之間近似于短路,vI=5V時時:iCICSVRCCc很小，約為數(shù)很小，約為數(shù)百歐，

2、相當(dāng)于百歐，相當(dāng)于開關(guān)閉合開關(guān)閉合可變可變 很大，約為很大，約為數(shù)百千歐，相數(shù)百千歐，相當(dāng)于開關(guān)斷開當(dāng)于開關(guān)斷開 c、e間等間等效內(nèi)阻效內(nèi)阻VCES 0.20.3 VVCEVCCiCRcVCEO VCC管壓降管壓降 且不隨且不隨iB增加而增加而增加增加ic iBiC 0集電極電集電極電流流 發(fā)射結(jié)和集電發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正偏結(jié)均為正偏 發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏集電結(jié)反偏 發(fā)射結(jié)和集發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反偏電結(jié)均為反偏偏置情況偏置情況工工作作特特點點 iB iB0條件條件飽飽 和和放放 大大截截 止止工作狀態(tài)工作狀態(tài)BJT的開關(guān)條件的開關(guān)條件 0 iB CSI CSI2. BJT的開關(guān)時

3、間的開關(guān)時間從截止到導(dǎo)通從截止到導(dǎo)通開通時間開通時間ton(=td+tr)從導(dǎo)通到截止從導(dǎo)通到截止關(guān)閉時間關(guān)閉時間toff(= ts+tf)BJT飽和與截止兩種狀態(tài)的相飽和與截止兩種狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)換需要一定的時間才能完成?；マD(zhuǎn)換需要一定的時間才能完成。CL的充、放電過程均需經(jīng)歷一定的充、放電過程均需經(jīng)歷一定的時間，必然會增加輸出電壓的時間，必然會增加輸出電壓 O波波形的上升時間和下降時間，導(dǎo)致基形的上升時間和下降時間，導(dǎo)致基本的本的BJT反相器的開關(guān)速度不高。反相器的開關(guān)速度不高。3.2.2基本基本BJT反相器的動態(tài)性能反相器的動態(tài)性能若帶電容負載若帶電容負載故需設(shè)計有較快開關(guān)速度的實用型故需設(shè)

4、計有較快開關(guān)速度的實用型TTL門電路。門電路。 輸出級輸出級T3、D、T4和和Rc4構(gòu)構(gòu)成推拉式的輸出級。成推拉式的輸出級。用于提高開關(guān)速度用于提高開關(guān)速度和帶負載能力。和帶負載能力。中間級中間級T2和電阻和電阻Rc2、Re2組成，從組成，從T2的集電結(jié)和發(fā)射的集電結(jié)和發(fā)射極同時輸出兩個相極同時輸出兩個相位相反的信號，作位相反的信號，作為為T T3 3和和T T4 4輸出級的輸出級的驅(qū)動信號；驅(qū)動信號； Rb1 4k W Rc2 1.6k W Rc4 130 W T4 D T2 T1 + vI T3 + vO 負載 Re2 1K W VCC(5V) 輸入級輸入級 中間級中間級輸出級輸出級 3.

5、2.3 TTL反相器的基本電路反相器的基本電路1. 1. 電路組成電路組成輸入級輸入級T1和電阻和電阻Rb1組成。用于提組成。用于提高電路的開關(guān)速度高電路的開關(guān)速度2. TTL反相器的工作原理（邏輯關(guān)系、性能改善）反相器的工作原理（邏輯關(guān)系、性能改善） （1 1）當(dāng)輸入為低電平（）當(dāng)輸入為低電平（ I I = 0.2 V）mA 0251 1B1CCB1.RvVi 0 BS1 IBS1B1IiT1 深度飽和深度飽和V 3.6V 70705DBE4B4O ).(vvvv截止截止導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止飽和飽和低電平低電平T4D4T3T2T1輸入輸入高電平高電平輸出輸出T2 、 T3截止，截止，T4

6、 、D導(dǎo)通導(dǎo)通（2）當(dāng)輸入為高電平（）當(dāng)輸入為高電平（ I = 3.6 V） T2、T3飽和導(dǎo)通飽和導(dǎo)通 T1:倒置的放大狀態(tài)。倒置的放大狀態(tài)。 T4和和D截止。截止。使輸出為低電平使輸出為低電平.vO=vC3=VCES3=0.2V輸入輸入A輸出輸出L0110邏輯真值表邏輯真值表 邏輯表達式邏輯表達式 L = A 飽和飽和截止截止T4低電平低電平截止截止截止截止飽和飽和倒置工作倒置工作高電平高電平高電平高電平導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止飽和飽和低電平低電平輸出輸出D4T3T2T1輸入輸入（3 ）采用輸入級以提高工作速度）采用輸入級以提高工作速度 當(dāng)當(dāng)TTL反相器反相器 I由由3.6V變變0.2V的

7、瞬間的瞬間 T2、T3管的狀態(tài)變化滯管的狀態(tài)變化滯后于后于T1管，仍處于導(dǎo)通管，仍處于導(dǎo)通狀態(tài)。狀態(tài)。T1管管Je正偏、正偏、Jc反偏，反偏， T1工作在放大狀態(tài)。工作在放大狀態(tài)。T1管射極電流（管射極電流（1+ 1 ） iB1很快地從很快地從T2的基區(qū)抽的基區(qū)抽走多余的存儲電荷走多余的存儲電荷,從而從而加速了輸出由低電平到加速了輸出由低電平到高電平的轉(zhuǎn)換。高電平的轉(zhuǎn)換。 （4）采用推拉式輸出級以提高開關(guān)速度和帶負載能力）采用推拉式輸出級以提高開關(guān)速度和帶負載能力當(dāng)當(dāng) O=0.2V時時當(dāng)輸出為低電平時，當(dāng)輸出為低電平時，T4截止，截止，T3飽和導(dǎo)通，其飽和電流全飽和導(dǎo)通，其飽和電流全部用來驅(qū)動

8、負載部用來驅(qū)動負載a)帶負載能力帶負載能力當(dāng)當(dāng) O O= =3.6V時時 O由低到高電平跳變的瞬間，由低到高電平跳變的瞬間，CL充電，其時間常數(shù)很小使充電，其時間常數(shù)很小使輸出波形上升沿陡直。而當(dāng)輸出波形上升沿陡直。而當(dāng) O由高變低后，由高變低后， CL很快放電，很快放電，輸出波形的下降沿也很好。輸出波形的下降沿也很好。 T T3 3截止，截止，T T4 4組成的電壓跟隨組成的電壓跟隨器的輸出電阻很小，輸出高器的輸出電阻很小，輸出高電平穩(wěn)定，帶負載能力也較電平穩(wěn)定，帶負載能力也較強。強。輸出端接負載輸出端接負載電容電容CL時時，b)輸出級對提高開關(guān)速度的作用輸出級對提高開關(guān)速度的作用1. TT

9、L與非門電路與非門電路多發(fā)射極多發(fā)射極BJT T1e e bc eeb cA& BALB3.2.4 TTL邏輯門電路邏輯門電路TTL與非門與非門電路的工作原理電路的工作原理 任一輸入端為低電平時任一輸入端為低電平時: :TTL與非門各級工作狀態(tài)與非門各級工作狀態(tài) IT1T2T4T5 O輸入全為高電輸入全為高電平平 (3.6V)倒置使用的放大倒置使用的放大狀態(tài)狀態(tài)飽和飽和截止截止飽和飽和低電平低電平（0.2V）輸入有低電平輸入有低電平 (0.2V)深飽和深飽和截止截止放大放大截止截止高電平高電平（3.6V）當(dāng)全部輸入端為高電平時：當(dāng)全部輸入端為高電平時： 輸出低電平輸出低電平 輸出高電平

10、輸出高電平 2. TTL或非門或非門 若若A、B中有一個為高電平中有一個為高電平:若若A、B均為低電平均為低電平:T2A和和T2B均將截止，均將截止，T3截止。截止。 T4和和D飽和，飽和，輸出為高電平。輸出為高電平。T2A或或T2B將飽和，將飽和，T3飽和，飽和，T4截止，截止，輸出為低電平。輸出為低電平。BAL 邏輯表達式邏輯表達式vOHvOL輸出為低電平輸出為低電平的邏輯門輸出的邏輯門輸出級的損壞級的損壞3.2.5 集電極開路門和三態(tài)門電路集電極開路門和三態(tài)門電路1.1.集電極開路門集電極開路門電路電路 VCC(5V) Rb1 4k Rc2 1.6k Rc4 130 T4 A B C T

11、1 T2 D Re2 1k T3 VCC(5V) Rb1 4k Rc2 1.6k Rc4 130 T4 A B C T1 T2 D Re2 1k T3 a） 集電極開路與非門電路集電極開路與非門電路b） 使用時的外電路連接使用時的外電路連接C） 邏輯功能邏輯功能L = A BOC門輸出端連接實現(xiàn)線與門輸出端連接實現(xiàn)線與VCC T1 Re2 Rc2 Rc4 Rb1 T2 T3 T4 D A B L VCC T1 Re2 Rc2 Rb1 T2 T3 A B L VCCC D RP VDD L A B & & 2. 三態(tài)與非門三態(tài)與非門(TSL ) 當(dāng)當(dāng)CS= 3.6V時時CS數(shù)據(jù)輸

12、入端數(shù)據(jù)輸入端輸出端輸出端LAB10010111011100三態(tài)與非門真值表三態(tài)與非門真值表 當(dāng)當(dāng)CS= 0.2V時時CS數(shù)據(jù)輸入端數(shù)據(jù)輸入端輸出端輸出端L LAB10010111011100高阻高阻高電平高電平使能使能高阻狀態(tài)高阻狀態(tài)與非邏輯與非邏輯 ZL ABLCS = 0_CS =1真值表真值表邏輯符號邏輯符號ABCS & L EN特點特點: :功耗低、速度快、驅(qū)動力強功耗低、速度快、驅(qū)動力強3.2.6 BiCMOS門電路門電路 I I為高電平為高電平: :MN、M1和和T2導(dǎo)通，導(dǎo)通，MP、M2和和T1截止，輸出截止，輸出 O O為低電平。為低電平。工作原理工作原理: :M1的導(dǎo)通的導(dǎo)通, , 迅速拉走迅速拉走T1的基區(qū)存儲的基區(qū)存儲電荷電荷; ; M2截止截止, , MN的輸出電流全的輸出電流全部作為部作為T2管的驅(qū)動電流管的驅(qū)動電流, , M1 、 M2加快輸出狀態(tài)的轉(zhuǎn)換