第二章邏輯門(mén)電路

1、第二章第二章 邏輯門(mén)電路邏輯門(mén)電路2.1 數(shù)字集成電路的特點(diǎn)和分類(lèi)數(shù)字集成電路的特點(diǎn)和分類(lèi)2.3 二極管門(mén)電路二極管門(mén)電路2.4 反相器反相器2.6 ECL邏輯門(mén)邏輯門(mén)2.7 MOS管開(kāi)關(guān)特性管開(kāi)關(guān)特性2.8 NMOS邏輯門(mén)電路邏輯門(mén)電路2.10 不同邏輯電平的配合不同邏輯電平的配合2.2 晶體管的開(kāi)關(guān)特性晶體管的開(kāi)關(guān)特性2.9 CMOS邏輯門(mén)電路邏輯門(mén)電路2.1 數(shù)字集成電路的特點(diǎn)和分類(lèi)數(shù)字集成電路的特點(diǎn)和分類(lèi)半導(dǎo)體集成電路半導(dǎo)體集成電路是采用是采用外延生長(zhǎng)外延生長(zhǎng)、光刻光刻、氧化物生長(zhǎng)氧化物生長(zhǎng)、離子注入離子注入等等技術(shù)，將技術(shù)，將晶體管晶體管、電阻電阻、電容電容等等元件和元件和內(nèi)部電路連

2、線內(nèi)部電路連線一起做在一一起做在一塊半導(dǎo)體基片上所構(gòu)成的電路單塊半導(dǎo)體基片上所構(gòu)成的電路單元。它又稱(chēng)為元。它又稱(chēng)為集成電路組件集成電路組件。理解基本邏輯門(mén)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理；理解基本邏輯門(mén)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理；掌握基本邏輯門(mén)的外部特性。掌握基本邏輯門(mén)的外部特性。本章重點(diǎn)本章重點(diǎn)2.1 數(shù)字集成電路特點(diǎn)和分類(lèi)數(shù)字集成電路特點(diǎn)和分類(lèi)雙極型集成電路雙極型集成電路MOS集成電路集成電路按器件類(lèi)型分按器件類(lèi)型分PMOSNMOSCMOSTTL、ECLI2L、HTL這兩類(lèi)集成電路相比較：這兩類(lèi)集成電路相比較：雙極型集成電路工作速度高，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，雙極型集成電路工作速度高，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，但功耗大，集成度低。但

3、功耗大，集成度低。MOS集成電路集成度高，功耗低。集成電路集成度高，功耗低。2.1 數(shù)字集成電路特點(diǎn)和分類(lèi)數(shù)字集成電路特點(diǎn)和分類(lèi)按集成度分按集成度分SSI（10-100個(gè)元件，個(gè)元件，10-20個(gè)等效門(mén)）個(gè)等效門(mén)）MSI（100-1000個(gè)元件，個(gè)元件，20-100個(gè)等效門(mén)）個(gè)等效門(mén)）LSI （103-105個(gè)元件，個(gè)元件，100-1000個(gè)等效門(mén)）個(gè)等效門(mén)）VLSI（ 105個(gè)元件，個(gè)元件，10104 4個(gè)以上等效門(mén)）個(gè)以上等效門(mén)）常用常用SSI、MSI：門(mén)、觸發(fā)器、譯碼器、多路選擇器、加：門(mén)、觸發(fā)器、譯碼器、多路選擇器、加法器、算術(shù)邏輯單元、寄存器、計(jì)數(shù)器、移位寄存器。法器、算術(shù)邏輯單元、

4、寄存器、計(jì)數(shù)器、移位寄存器。常見(jiàn)常見(jiàn)LSI、VLSI：只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取寄存器、可：只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取寄存器、可編程邏輯器件、大規(guī)模移位寄存器、微處理器、單片編程邏輯器件、大規(guī)模移位寄存器、微處理器、單片微處理機(jī)、位片式微處理器、高速乘法累加器、通用微處理機(jī)、位片式微處理器、高速乘法累加器、通用和專(zhuān)用數(shù)字信號(hào)處理器。和專(zhuān)用數(shù)字信號(hào)處理器。2.1 數(shù)字集成電路特點(diǎn)和分類(lèi)數(shù)字集成電路特點(diǎn)和分類(lèi)按設(shè)計(jì)方法分按設(shè)計(jì)方法分通用產(chǎn)品通用產(chǎn)品可編程邏輯器件可編程邏輯器件半定制集成電路半定制集成電路全定制集成電路全定制集成電路邏輯門(mén)電路是構(gòu)成數(shù)字器件的基本單元。邏輯門(mén)電路是構(gòu)成數(shù)字器件的基本單元。功能固定

5、，所實(shí)現(xiàn)的系功能固定，所實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)體積和功耗都較大。統(tǒng)體積和功耗都較大。通過(guò)對(duì)器件內(nèi)部的通過(guò)對(duì)器件內(nèi)部的連線編程來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)連線編程來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的邏輯功能。使期的邏輯功能。使用靈活，減少了系用靈活，減少了系統(tǒng)的芯片數(shù)和功耗。統(tǒng)的芯片數(shù)和功耗。內(nèi)部連線向廠家定做，適內(nèi)部連線向廠家定做，適用于器件需求較多時(shí)。用于器件需求較多時(shí)。向生產(chǎn)廠家定做，只適用向生產(chǎn)廠家定做，只適用于很大批量的生產(chǎn)。于很大批量的生產(chǎn)。2.2 晶體管的開(kāi)關(guān)特性晶體管的開(kāi)關(guān)特性2.2.1 晶體二極管的開(kāi)關(guān)特性晶體二極管的開(kāi)關(guān)特性在數(shù)字電路中，二極管工作在在數(shù)字電路中，二極管工作在開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，或充分導(dǎo)通或截止。狀態(tài)，或充分導(dǎo)通或截止。

6、二極管二極管正向?qū)ㄕ驅(qū)〞r(shí)等時(shí)等效為效為0.7V的的恒壓源恒壓源。二極管二極管反向截止反向截止時(shí)等時(shí)等效為一個(gè)效為一個(gè)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)。I(mA)UD(V)0.51.0正向正向電流電流反向電流反向電流擊穿擊穿ED=0.7V+SA通常把二極管視為通常把二極管視為理想開(kāi)關(guān)理想開(kāi)關(guān)，截止時(shí)開(kāi)路截止時(shí)開(kāi)路，導(dǎo)通時(shí)短路導(dǎo)通時(shí)短路。01020301、直流等效電路、直流等效電路2、二極管的反向恢復(fù)時(shí)間、二極管的反向恢復(fù)時(shí)間tR反向恢復(fù)時(shí)間反向恢復(fù)時(shí)間tR：二極管：二極管從從導(dǎo)通到截止導(dǎo)通到截止，擴(kuò)散區(qū)所存儲(chǔ)，擴(kuò)散區(qū)所存儲(chǔ)的電荷消散所需要的時(shí)間。的電荷消散所需要的時(shí)間。R RL LUiIF+建立時(shí)間建

7、立時(shí)間：二極管：二極管從截止轉(zhuǎn)為從截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通導(dǎo)通，在擴(kuò)散區(qū)存儲(chǔ)電荷所需，在擴(kuò)散區(qū)存儲(chǔ)電荷所需要的時(shí)間，這個(gè)要的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間很短時(shí)間很短，可，可以以忽略不計(jì)忽略不計(jì)。U Ui iI IU UD DU UF FU UR Rt tt tt tt tR RI IR RI IO OI IF Ft tS St tf f0.7V0.7V存儲(chǔ)時(shí)間存儲(chǔ)時(shí)間下降時(shí)間下降時(shí)間2.2.2 晶體三極管的開(kāi)關(guān)特性晶體三極管的開(kāi)關(guān)特性E Ec cU Ui iU UceceI Ib bI Ic cR Rc cU UceceI Ic c(mA)(mA)I Ib b=0=02 20uA0uA8 80uA0uA6 60uA0u

8、A4 40uA0uA飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)三極管輸出特性曲線三極管輸出特性曲線在三極管的基極加上適當(dāng)?shù)目刂菩旁谌龢O管的基極加上適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)，三極管也可以作為開(kāi)關(guān)元件。號(hào)，三極管也可以作為開(kāi)關(guān)元件。1、 三極管的三種工作狀態(tài)三極管的三種工作狀態(tài)截止截止?fàn)顟B(tài)：狀態(tài)：Ib 0，Ic=0，Ube 0V(硅管硅管0，Ic=Ib，有電流放大作，有電流放大作用，集電結(jié)反向偏置，發(fā)射結(jié)正向偏置。用，集電結(jié)反向偏置，發(fā)射結(jié)正向偏置。飽和飽和狀態(tài)：狀態(tài)：Ic Ib(Ib Ibs )，Uce 很小，飽和得越深，很小，飽和得越深， Uce就越小。就越小。發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均正向偏置。發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均正向偏

9、置。c ce eb bb bc ce e等效電路等效電路等效電路等效電路在數(shù)字電路中晶體管工作在在數(shù)字電路中晶體管工作在飽和飽和與與截止截止?fàn)顟B(tài)。通過(guò)狀態(tài)。通過(guò)改變基極信號(hào)來(lái)控制改變基極信號(hào)來(lái)控制c、e間的接通與斷開(kāi)。間的接通與斷開(kāi)。2、三極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間、三極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間延遲時(shí)間延遲時(shí)間td：三極管發(fā)射結(jié)電：三極管發(fā)射結(jié)電壓由反偏上升到壓由反偏上升到0.5V，晶體管，晶體管開(kāi)始導(dǎo)通，所需要的時(shí)間。開(kāi)始導(dǎo)通，所需要的時(shí)間。上升時(shí)間上升時(shí)間tr：集電極電流：集電極電流IC從從0.1Icmax上升到上升到0.9Icmax所需時(shí)間。所需時(shí)間。截止截止?fàn)顟B(tài)狀態(tài)飽和飽和狀態(tài)狀態(tài)開(kāi)通時(shí)間開(kāi)通時(shí)間ton：三極

10、：三極管從截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換管從截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換為飽和狀態(tài)所需要為飽和狀態(tài)所需要的時(shí)間，的時(shí)間，ton=td+tr 。t tt tt tU Ui iU U2 2-U-U1 1UoUoI IC CE EC CU Ucesces0 00 00 0I Icmaxcmax0.9Icmax0.1IcmaxtdtrE Ec cU Ui iU UceceI Ib bI Ic cR Rc cton三極管的關(guān)閉時(shí)間三極管的關(guān)閉時(shí)間存儲(chǔ)時(shí)間存儲(chǔ)時(shí)間ts：三極管從飽和狀態(tài)進(jìn)：三極管從飽和狀態(tài)進(jìn)入放大狀態(tài)過(guò)程中，基區(qū)所存儲(chǔ)入放大狀態(tài)過(guò)程中，基區(qū)所存儲(chǔ)的多余電荷消散所需要的時(shí)間。的多余電荷消散所需要的時(shí)間。飽和飽和狀態(tài)狀態(tài)截止截

11、止?fàn)顟B(tài)狀態(tài)下降時(shí)間下降時(shí)間tf：集電極電流減小為：集電極電流減小為0所需要的時(shí)間。所需要的時(shí)間。關(guān)閉時(shí)間關(guān)閉時(shí)間toff：三極管從三極管從飽和飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)換為狀態(tài)轉(zhuǎn)換為截截止止?fàn)顟B(tài)所需要狀態(tài)所需要的時(shí)間，的時(shí)間，toff=ts+tf 。t tt tt tU Ui iU U2 2-U-U1 1UoUoI IC CE EC CU Ucesces0 00 00 0I Icmaxcmaxts0.9Icmax0.1IcmaxE Ec cU Ui iU UceceI Ib bI Ic cR Rc ctftoff2、三極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間、三極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間t tt tt tU Ui iU U2 2- -U U1 1

12、U Uo oI IC CE EC CU Uc ce es s0 00 00 0I Ic cm ma ax xtdtrtontstftoff一般一般延遲時(shí)間延遲時(shí)間td較小，較小，存儲(chǔ)時(shí)間存儲(chǔ)時(shí)間ts隨飽和深度而變化。當(dāng)飽和深隨飽和深度而變化。當(dāng)飽和深度較深時(shí)，度較深時(shí)，ts時(shí)間最長(zhǎng)，成為影時(shí)間最長(zhǎng)，成為影響工作速度的主要因素。響工作速度的主要因素。由于晶體管存在開(kāi)關(guān)時(shí)間，當(dāng)由于晶體管存在開(kāi)關(guān)時(shí)間，當(dāng)作開(kāi)關(guān)使用時(shí)，不能隨控制信作開(kāi)關(guān)使用時(shí)，不能隨控制信號(hào)的狀態(tài)變化而立即改變狀態(tài)，號(hào)的狀態(tài)變化而立即改變狀態(tài)，因此，因此，晶體管的開(kāi)關(guān)時(shí)間將是晶體管的開(kāi)關(guān)時(shí)間將是影響電路工作速度的主要因素影響電路工作

13、速度的主要因素。0V5V工作原理工作原理0.7VUAUBUFHHHHLLLHLLLL5V5V5V2.3 2.3 二極管邏輯門(mén)二極管邏輯門(mén)1、二極管與門(mén)電路、二極管與門(mén)電路ABF111100010000A A、B B中有一個(gè)或一個(gè)中有一個(gè)或一個(gè)以上為低電平以上為低電平0V0V，則，則輸出輸出F F就為就為低電平低電平0.7V0.7V。只有只有A A、B B全為高電平全為高電平5V5V，則輸出，則輸出F F才為高才為高電平電平5V5V。F=AB低電平低電平 上上升了升了0.7V2、二極管或門(mén)電路、二極管或門(mén)電路VDVDA AVDVDB BA AB BF FR R5V0V4.3VUAUBUFHHHH

14、LLLHLLHHABF111100010011F=A+B0V0VA A、B B中有一個(gè)或一個(gè)中有一個(gè)或一個(gè)以上為高電平以上為高電平5V5V，則，則輸出輸出F F就為就為高電平高電平4.3V4.3V。高電平高電平 下下降了降了0.7V只有只有A A、B B全為低電平全為低電平0V0V，則輸出則輸出F F才為低電平才為低電平0V0V。0V二極管門(mén)電路的缺點(diǎn)二極管門(mén)電路的缺點(diǎn)當(dāng)信號(hào)通過(guò)二極管門(mén)電路時(shí)，會(huì)因?yàn)楫?dāng)信號(hào)通過(guò)二極管門(mén)電路時(shí)，會(huì)因?yàn)槎O管的正向壓降而導(dǎo)致二極管的正向壓降而導(dǎo)致電平偏離電平偏離。二極管門(mén)電路二極管門(mén)電路帶負(fù)載能力差帶負(fù)載能力差?？朔秉c(diǎn)的方法克服缺點(diǎn)的方法：在二極管門(mén)：在二極管門(mén)

15、電路的輸出端連接一個(gè)三極管電路的輸出端連接一個(gè)三極管反相器，構(gòu)成與非門(mén)、或非門(mén)。反相器，構(gòu)成與非門(mén)、或非門(mén)。VDVDA AVDVDB BA AB BU UF FR RE EC CCLLFHERRRURL越小，越小，UF越低，越偏越低，越偏離高電平離高電平EC輸出高電平輸出高電平二極管門(mén)電路二極管門(mén)電路不能實(shí)現(xiàn)非邏輯不能實(shí)現(xiàn)非邏輯。R RL LUAUBUFL LLLHL1 11ABF1 00 10 00000ABF0 10 01 01 1111L HH LH H 電平關(guān)系電平關(guān)系正正邏輯邏輯負(fù)負(fù)邏輯邏輯正與正與 = 負(fù)或負(fù)或正或正或 = 負(fù)與負(fù)與正與非正與非 = 負(fù)或非負(fù)或非正或非正或非 = 負(fù)

16、與非負(fù)與非正、負(fù)邏輯間關(guān)系正、負(fù)邏輯間關(guān)系（與門(mén)與門(mén)）（或門(mén)或門(mén)）3、正邏輯與負(fù)邏輯、正邏輯與負(fù)邏輯高高電平用邏輯電平用邏輯0表示，表示，低低電平用邏輯電平用邏輯1表示。表示。高高電平用邏輯電平用邏輯1表示，表示，低低電平用邏輯電平用邏輯0表示。表示。1 1& &1& &1負(fù)非門(mén)負(fù)非門(mén)負(fù)與非門(mén)負(fù)與非門(mén)負(fù)或非門(mén)負(fù)或非門(mén)負(fù)與門(mén)負(fù)與門(mén)負(fù)或門(mén)負(fù)或門(mén)在本課程中，在本課程中，如不加特別說(shuō)明，如不加特別說(shuō)明，邏輯關(guān)系均為邏輯關(guān)系均為正邏輯正邏輯。2.4 反相器反相器E Ec cU Ui iI Ic cR Rc ce eb bc c1K1K+12V+12V-12V-12VE E

17、b bR R1 1R R2 21.5K1.5K18K18KU UO O0V0V3V3VT T1、三極管反相器的組成和工作原理、三極管反相器的組成和工作原理121RRREUUUbiLiLbV92. 05 . 1185 . 11200be結(jié)結(jié)反偏反偏，三極管，三極管可靠可靠截止截止。Uo=Ec=12V0V12VUi=UiL=0V時(shí)：時(shí)：-0.92V2.4 反相器反相器Ui=UiH=3V時(shí)：時(shí)：E Ec cU Ui iI Ic cR Rc ce eb bc c1K1K+12V+12V-12V-12VE Eb bR R1 1R R2 21.5K1.5K18K18KU UO O0V0V3V3VT TIb

18、=I1-I221REURUUbbebeiHmA82. 018127 . 05 . 17 . 03=30Ib=300.82=24mAIcEc/Rc=12mAIc Ib三極管三極管飽和飽和 Uo=Uces0.3V3VioUU 0.3VI I1 1I I2 2I Ib b反相器改進(jìn)電路反相器改進(jìn)電路E Ec cU Ui iR Rc ce eb bc cE Eb bR R1 1R R2 2U UO OE Eq qVDVDq qR RL LC C1 13V3VT TC1是是加速電容加速電容，起到，起到縮短三極管的開(kāi)啟和縮短三極管的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間的作用。關(guān)閉時(shí)間的作用。VDq是是鉗位二極管鉗位二極管，它，

19、它使使UOH=Eq+Ud，保證，保證輸出高電平的穩(wěn)定和輸出高電平的穩(wěn)定和改善輸出波形的上升改善輸出波形的上升沿。沿。負(fù)載負(fù)載鉗位二鉗位二極管極管加速加速電容電容2、反相器的負(fù)載能力、反相器的負(fù)載能力E Ec cU Ui iR Rc ce eb bc c1K1K+12V+12V-12V-12VE Eb bR R1 1R R2 21.5K1.5K18K18KU UO OE Eq qVDVDq qE Ec cR RL L3V3VT T灌電流灌電流負(fù)載負(fù)載IL反相器后面所反相器后面所接的其它電路接的其它電路負(fù)載電流負(fù)載電流IL流入反相器流入反相器晶體管晶體管T飽和時(shí)，飽和時(shí)，UO=UOL=0.3V，V

20、Dq止截。止截。Ic=IRC+IL EC/RC+ IL =12mA+ IL 隨著隨著IL 的增大的增大Ic 也增大，到也增大，到Ic = Ics時(shí)時(shí)T臨界飽和臨界飽和， Ic再增再增大大，T就會(huì)就會(huì)退出飽和退出飽和， UO就就會(huì)上升會(huì)上升而而不能維持為低電平不能維持為低電平。負(fù)載能力負(fù)載能力：在保證正常的輸出高低電平值的情況下，：在保證正常的輸出高低電平值的情況下，反相器反相器輸出輸出端所能承受的端所能承受的最大電流最大電流。IRCE Ec cU Ui iR Rc ce eb bc c1K1K+12V+12V-12V-12VE Eb bR R1 1R R2 21.5K1.5K18K18KU U

21、O OE Eq qVDVDq qE Ec cR RL L3V3VT TILIRC反相器的灌電流負(fù)載能力反相器的灌電流負(fù)載能力ILmax=Ics- IRC=12.6mA提高帶灌電流負(fù)載能力的方法：提高帶灌電流負(fù)載能力的方法：1、加大三極管的飽和深度。、加大三極管的飽和深度。2、加大、加大Rc使使IRC減小。減小。Ics=Ibs=300.82=24.6mA灌電流負(fù)載能力：三灌電流負(fù)載能力：三極管從飽和退到臨界極管從飽和退到臨界飽和時(shí)所允許飽和時(shí)所允許灌入的灌入的最大負(fù)載電流最大負(fù)載電流Ilmax。Ic=IRC+IL EC/RC+ IL =12mA+ IL Ics反相器的拉電流負(fù)載能力反相器的拉電流

22、負(fù)載能力E Ec cU Ui iR Rc ce eb bc c1K1K+12V+12V-12V-12VE Eb bR R1 1R R2 21.5K1.5K18K18KU UO OE Eq qR RL LVDVDq q3V3VT TIRCIqIL負(fù)載電流負(fù)載電流IL從從反相器流出反相器流出晶體管晶體管T截止，截止，UO=UOHIC=0IRC=Iq+IL隨著隨著IL的增大，的增大， Iq減小，減小，極限時(shí)極限時(shí)Iq=0， VDq截止。截止。減小減小Rc使使IRC增加。增加。提高帶拉電流負(fù)載能力的方法：提高帶拉電流負(fù)載能力的方法：mARUEEIICDqCRLC8 . 8)(max與增強(qiáng)灌電流負(fù)載能與

23、增強(qiáng)灌電流負(fù)載能力的要求相矛盾。力的要求相矛盾。CDDCRUEE)(=8.8mADTL與非門(mén)電路與非門(mén)電路E Ec cR Rc ce eb bc cR R1 1R R2 2F FE Ec cA AB BP PABPF優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：解決了二：解決了二極管門(mén)電路的電極管門(mén)電路的電平偏離問(wèn)題。平偏離問(wèn)題。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：負(fù)載能力較小。負(fù)載能力較小。在帶動(dòng)拉電流負(fù)載和灌電流負(fù)載的兩種情況下，在帶動(dòng)拉電流負(fù)載和灌電流負(fù)載的兩種情況下，對(duì)對(duì)RC值的要求存在矛盾。值的要求存在矛盾。系列系列型號(hào)型號(hào)電 源 電 壓電 源 電 壓（V）門(mén)傳輸時(shí)延門(mén)傳輸時(shí)延（ns）門(mén) 靜 態(tài) 功 耗門(mén) 靜 態(tài) 功 耗（mW）TTL54/7

24、4TTL54/74LSTTL54/74ALSTTL55%(74)510%(54)107.5510212.5 TTL集成邏輯門(mén)集成邏輯門(mén)同一型號(hào)不同系列的器件同一型號(hào)不同系列的器件, 管腳兼容，但性能不同。管腳兼容，但性能不同。TTL電路電路分類(lèi)分類(lèi)TTLSTTLLSTTLALSTTL中速標(biāo)準(zhǔn)中速標(biāo)準(zhǔn)TTL肖特基肖特基TTL，速度快，功耗大。，速度快，功耗大。低功耗肖特基低功耗肖特基TTLASTTLFTTL先進(jìn)低功耗肖特基先進(jìn)低功耗肖特基TTL快速快速TTL先進(jìn)肖特基先進(jìn)肖特基TTLA AB BC CVDVD1 1VDVD3 3VDVD2 2VTVT1 1VTVT2 2VTVT3 3VTVT4

25、4VTVT5 5KR8.217502R4703RKR6.34605RF FU UCCCCe eb bc c一、一、TTL與非門(mén)工作原理與非門(mén)工作原理輸入級(jí)輸入級(jí)中中間間級(jí)級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)中間級(jí)由中間級(jí)由VT2、R2和和R3組組成，成，VT2的集電極的集電極C2和發(fā)和發(fā)射極射極E2可以分別提供兩個(gè)可以分別提供兩個(gè)相位相反的電壓信號(hào)。相位相反的電壓信號(hào)。輸入級(jí)由多發(fā)射極輸入級(jí)由多發(fā)射極晶體管晶體管VT1和基極電和基極電阻阻R1組成，它實(shí)現(xiàn)組成，它實(shí)現(xiàn)了輸入變量了輸入變量A、B、C的的與與運(yùn)算。二極管運(yùn)算。二極管VD1、VD2和和VD3起起到限制輸入端可能到限制輸入端可能出現(xiàn)的負(fù)極性干擾。出現(xiàn)的負(fù)極性

26、干擾。輸出級(jí)由輸出級(jí)由VT3、VT4、VT5和和R4、R5組成，組成，其中其中VT3、VT4構(gòu)成復(fù)合跟隨器，與構(gòu)成復(fù)合跟隨器，與VT5組成組成推挽輸出結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的負(fù)載能力。推挽輸出結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的負(fù)載能力。多發(fā)射極晶體管多發(fā)射極晶體管等效等效F=ABC多發(fā)射極晶體管實(shí)現(xiàn)多發(fā)射極晶體管實(shí)現(xiàn)了輸入變量了輸入變量A、B、C的的與與運(yùn)算。運(yùn)算。VTVT1 1KR8.21e eb bc cU UCCCCA B CA B CF FKR8.21U UCCCCF FA B CA B CVDVDbeAbeAVDVDbeBbeBA AB BR R1 1U UCCCCC CVDVDbeCbeCVDVDbcbcF

27、 Fb bc cA AB BC CVDVD1 1VDVD3 3VDVD2 2VTVT1 1VTVT2 2VTVT3 3VTVT4 4VTVT5 5KR8.217502R4703RKR6.34605RF FU UCCCCe eb bc c+5V+5VTTL與非門(mén)工作原理與非門(mén)工作原理UiL=0.3V UiH=3.6V Ucc=5V Uces(深深)=0.1V Uces=0.3V有有一個(gè)輸入為低電平一個(gè)輸入為低電平： UA=0.3V， UB= UC=3.6V VT1管的管的beA結(jié)搶先導(dǎo)通，使結(jié)搶先導(dǎo)通，使VT1基極基極Ub1=0.3+0.7=1V，另兩個(gè)發(fā)射結(jié)因反偏而截止。另兩個(gè)發(fā)射結(jié)因反偏而截

28、止。VT2管截止（管截止（Vb1Vbc1+Vbe2 =0.7+0.7=1.4V ）Ib1=(Ucc-Vb1)/R1=(5-1)/2.8=1.4mAIc100 .3V3 .6V3 .6V1V三極管飽和條件：三極管飽和條件：IcIbsA AB BC CVDVD1 1VDVD3 3VDVD2 2VTVT1 1VTVT2 2VTVT3 3VTVT4 4VTVT5 5KR8.217502R4703RKR6.34605RF FU UCCCCe eb bc c+5V+5VTTL與非門(mén)工作原理與非門(mén)工作原理Ub2=Uc1=0.1+0.3=0.4V 因此因此VT2截止，截止，VT5也也截止。截止。Uc2Ucc=

29、5V，使，使VT3和和VT4導(dǎo)通導(dǎo)通。UF=Ucc-Ib3R2-Ube3-Ube45-0.7-0.7=3.6VIc1Ib1即即VT1處于處于深度飽深度飽和狀態(tài)和狀態(tài)，Uces1=0.1V。輸入有一個(gè)低電平時(shí)輸出為高電平輸入有一個(gè)低電平時(shí)輸出為高電平3.6V5V0.4V3 .6VA AB BC CVDVD1 1VDVD3 3VDVD2 2VTVT1 1VTVT2 2VTVT3 3VTVT4 4VTVT5 5KR8.217502R4703RKR6.34605RF FU UCCCCe eb bc c+5V+5VTTL與非門(mén)工作原理與非門(mén)工作原理輸入全為高電平輸入全為高電平UA=UB=UC=3.6VU

30、b1的電位較高，使的電位較高，使VT1的集的集電結(jié)和電結(jié)和VT2、VT5全導(dǎo)通。全導(dǎo)通。則則Ub1=2.1V，VT1的的發(fā)射結(jié)反偏發(fā)射結(jié)反偏，因此，因此VT1處于處于倒置倒置狀態(tài)。狀態(tài)。Ib2=Ic1=(1+r)Ib1 Ib1 =(UCC-Ub1)/R1=1mAIc2max Ucc/R2 6.67mAIc2 Ib2 (=30)2.1V3 .6V3 .6V3 .6VVT2飽和飽和Ub3 =Uc2=Uces2+Ube5=0.3+0.7=1V1VA AB BC CVDVD1 1VDVD3 3VDVD2 2VTVT1 1VTVT2 2VTVT3 3VTVT4 4VTVT5 5KR8.217502R47

31、03RKR6.34605RF FU UCCCCe eb bc c+5V+5VTTL與非門(mén)與非門(mén)工作原理工作原理Ub3=UC2=1V，使，使VT3導(dǎo)通導(dǎo)通，而，而VT4截止截止。IC50Ib5很大很大Ic5Ib5 , VT5處于處于深度飽和狀態(tài)深度飽和狀態(tài)Uces5=UF=0.1VABCF 0 .1V輸入全為高電平時(shí)輸出為低電平輸入全為高電平時(shí)輸出為低電平0.1V1V輸入有一個(gè)低電平時(shí)輸出為高電平輸入有一個(gè)低電平時(shí)輸出為高電平A AB BC CVDVD1 1VDVD3 3VDVD2 2VTVT1 1VTVT2 2VTVT3 3VTVT4 4VTVT5 5KR8.217502R4703RKR6.3

32、4605RF FU UCCCCe eb bc c+5V+5VTTL與非門(mén)的優(yōu)點(diǎn)與非門(mén)的優(yōu)點(diǎn)UO=UOH時(shí)，時(shí)，VT5截止，截止，輸出為復(fù)合跟隨器輸輸出為復(fù)合跟隨器輸出，出，負(fù)載能力強(qiáng)負(fù)載能力強(qiáng)。UO=UOL時(shí)，時(shí)，VT5飽和，輸出電阻很低，飽和，輸出電阻很低，負(fù)載能力強(qiáng)負(fù)載能力強(qiáng)。無(wú)論是高電平輸出還是低電平輸出，無(wú)論是高電平輸出還是低電平輸出，TTL與非門(mén)的與非門(mén)的輸出電阻輸出電阻都很都很低低，都有，都有較強(qiáng)較強(qiáng)的帶的帶負(fù)載能力負(fù)載能力。TTL與非門(mén)的輸出等效電路與非門(mén)的輸出等效電路R Ro oE Eo oF F(幾歐幾歐-幾十歐幾十歐)無(wú)論是高電平輸出還是低電平輸出，無(wú)論是高電平輸出還是低電

33、平輸出，TTL與與非門(mén)的非門(mén)的輸出電阻輸出電阻都很都很低低，從輸出端看進(jìn)去都，從輸出端看進(jìn)去都可以等效為一個(gè)可以等效為一個(gè)低內(nèi)阻的電壓源低內(nèi)阻的電壓源。A AB BC CV VD D1 1V VD D3 3V VD D2 2V VT T1 1V VT T2 2V VT T3 3V VT T4 4V VT T5 5KR8.217502R4703RKR6.34605RF FU UC CC Ce eb bc c+ +5 5V VTTL與非門(mén)的輸入等效電路與非門(mén)的輸入等效電路V VD Db be eA AV VD Db be eB BA AB BR R1 1U UC CC CV VD Db bc cb

34、 b1 1c c1 1V VD Db be e2 2V VD Db be e5 5c cV VD Db be eC CA AB BC CV VD D1 1V VD D3 3V VD D2 2V VT T1 1V VT T2 2V VT T3 3V VT T4 4V VT T5 5KR8.217502R4703RKR6.34605RF FU UC CC Ce eb bc c+ +5 5V V在數(shù)字電路中，三極管工作在大信號(hào)情況下，它的在數(shù)字電路中，三極管工作在大信號(hào)情況下，它的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)可以等效為兩個(gè)背靠背的二極管。發(fā)射結(jié)和集電結(jié)可以等效為兩個(gè)背靠背的二極管。二、二、TTL與非門(mén)的特性及參數(shù)

35、與非門(mén)的特性及參數(shù)1：電壓傳輸特性：電壓傳輸特性電壓傳輸特性電壓傳輸特性：TTL與非門(mén)輸出電壓與非門(mén)輸出電壓UO隨隨輸入電壓輸入電壓Ui的變化而的變化而變化的曲線。變化的曲線。A AB BC CD DE E0 01 12 23 31 12 23 3U Ui i( (V V) )U UO O( (V V) ) 截止區(qū)截止區(qū)：當(dāng)當(dāng)U Ui i0.6V0.6V，VTVT2 2、VTVT5 5截止，輸出高截止，輸出高電平電平U UOH OH = 3.6V= 3.6V。A AB BC CV VD D1 1V VD D3 3V VD D2 2V VT T1 1V VT T2 2V VT T3 3V VT

36、T4 4V VT T5 5KR8.217502R4703RKR6.34605RF FU UC CC Ce eb bc c線性區(qū)線性區(qū): :當(dāng)當(dāng)0 06VU6VUi i1.3V1.3V，0.7VU0.7VU b2 b21.4V1.4V時(shí)，時(shí)，VTVT2 2導(dǎo)通，導(dǎo)通，VTVT5 5仍截止，仍截止，U UC2C2隨隨U Ub2b2升升高而下降，經(jīng)高而下降，經(jīng)VTVT3 3、VTVT4 4兩級(jí)射隨器使兩級(jí)射隨器使U UO O線性下降。線性下降。轉(zhuǎn)折區(qū)：轉(zhuǎn)折區(qū)： 1.3VU1.3VUi i1.4V1.4V， VTVT5 5由截止變?yōu)閷?dǎo)通，輸出由截止變?yōu)閷?dǎo)通，輸出迅速降低。迅速降低。飽和區(qū)飽和區(qū)：U U

37、i i1.4V1.4V， VTVT4 4截止，截止，VTVT5 5深度飽和，深度飽和，輸出低電平輸出低電平0.1V0.1V。TTL與非門(mén)的參數(shù)與非門(mén)的參數(shù)從傳輸特性曲線可知：從傳輸特性曲線可知：TTL電路的電路的UOH=3.6V，UOL=0.1V。 手冊(cè)上規(guī)定：手冊(cè)上規(guī)定： UOH2.4V，UOL0.4V。A AB BC CD DE E0 01 12 23 31 12 23 3U Ui i( (V V) )U UO O( (V V) )3.6V0.1V閾值電壓閾值電壓U UT T（門(mén)限電壓）（門(mén)限電壓）A AB BC CD DE E0 01 12 23 31 12 23 3U Ui i(V)(

38、V)U UO O(V)(V)U UT T電壓傳輸特性曲線上轉(zhuǎn)折電壓傳輸特性曲線上轉(zhuǎn)折區(qū)區(qū)CD段對(duì)應(yīng)的輸入電壓，段對(duì)應(yīng)的輸入電壓，既是三極管既是三極管VT5截止和導(dǎo)截止和導(dǎo)通的分界線，也是輸出高、通的分界線，也是輸出高、低電平的分界線，因此這低電平的分界線，因此這個(gè)電壓稱(chēng)為個(gè)電壓稱(chēng)為閾值電壓閾值電壓U UT T也也叫叫門(mén)限電壓門(mén)限電壓。U UT T1.3V1.3V關(guān)門(mén)電平關(guān)門(mén)電平U UOFFOFFA AB BC CD DE E0 01 12 23 31 12 23 3U Ui i(V)(V)U UO O(V)(V)在保證輸出為高電平的在保證輸出為高電平的前提下，所允許的最大前提下，所允許的最大輸

39、入電平（輸入電平（輸入低電平輸入低電平的的最大值最大值UiLmax）稱(chēng)為）稱(chēng)為關(guān)關(guān)門(mén)電平門(mén)電平U UOFFOFF 。 U UOFFOFF2.4VU UOFFOFF=1.1V=1.1V手冊(cè)上規(guī)定手冊(cè)上規(guī)定U UOFFOFF0.8V0.8V開(kāi)門(mén)電平開(kāi)門(mén)電平U UONONA AB BC CD DE E0 01 12 23 31 12 23 3U Ui i(V)(V)U UO O(V)(V)在保證輸出為在保證輸出為低電平低電平的的前提下，所允許的最小前提下，所允許的最小輸入電平（輸入電平（輸入高電平輸入高電平的的最小值最小值U UiHminiHmin ）稱(chēng)為）稱(chēng)為開(kāi)開(kāi)門(mén)電平門(mén)電平U UONON 。 U

40、 UONON0.4VU UONON=1.5V=1.5V手冊(cè)上規(guī)定手冊(cè)上規(guī)定U UONON1.8V1.8V噪聲容限噪聲容限低電平噪聲容限低電平噪聲容限UNL：保證：保證輸出輸出為為高高電平的前提下，電平的前提下，允許疊加在輸入低電平上允許疊加在輸入低電平上的最大噪聲或干擾電壓的最大噪聲或干擾電壓 UNL=UOFF -UiL高電平噪聲容限高電平噪聲容限UNH：保：保證證輸出輸出為為低低電平的前提下，電平的前提下，允許疊加在輸入高電平上允許疊加在輸入高電平上的最大噪聲或干擾電壓的最大噪聲或干擾電壓 UNH= UiH - UONA AB BC CD DE E0 01 12 23 31 12 23 3U

41、 Ui i(V)(V)U UO O(V)(V)U UOFFOFFU UONON噪聲容限噪聲容限將多個(gè)門(mén)組成系統(tǒng)時(shí)，前級(jí)將多個(gè)門(mén)組成系統(tǒng)時(shí)，前級(jí)門(mén)的輸出是后級(jí)門(mén)的輸入。門(mén)的輸出是后級(jí)門(mén)的輸入。UNH= UiH UON= U UoHminoHmin UiHminUiLUiHUoHUoLUoUi11UoUiUoHminUiHminUoLmaxUiLmaxUNHUNLUNL=UOFF -UiL= U Uilmax ilmax UoLmaxUON和和UOFF越接近，越接近，傳輸特性越接近理傳輸特性越接近理想情況，抗干擾能想情況，抗干擾能力越強(qiáng)。力越強(qiáng)。2、輸入特性、輸入特性輸入電流與輸入電壓之間的關(guān)系曲

42、線，即輸入電流與輸入電壓之間的關(guān)系曲線，即Ii = f（Ui）。）。假定輸入電流假定輸入電流Ii流入流入VT1發(fā)射極時(shí)方向?yàn)榘l(fā)射極時(shí)方向?yàn)檎?，反之為?fù)。正，反之為負(fù)。輸入短路電流輸入短路電流I IiSiS（輸入低電平電流）（輸入低電平電流）mA 4 .1K .827 .05RUUI 1be1CCisVTVT1 1KR8 .21e eb bc cU UCCCCA B CA B CF FI IiSiS 是是U Ui i = 0V = 0V時(shí)流過(guò)時(shí)流過(guò)R R1 1的電流，是的電流，是輸入端的總電流，當(dāng)有輸入端的總電流，當(dāng)有n n個(gè)輸入端個(gè)輸入端為為U Ui i=0V=0V時(shí)，總的時(shí)，總的I IiSi

43、S不變，每一個(gè)不變，每一個(gè)輸入端的輸入電流為輸入端的輸入電流為I IiSiS/n/n。I Ii i(mA)(mA)U Ui i(V)(V)I Iisis1 11 12 23 30 0-1-1-1.4mA0V0.7VI IiSiS指輸入信號(hào)指輸入信號(hào)U Ui i = 0V = 0V時(shí)，由輸入端流出的電流。時(shí)，由輸入端流出的電流。2、輸入特性、輸入特性 指一個(gè)輸入端接高電平時(shí)，流入指一個(gè)輸入端接高電平時(shí)，流入VT1的電流，是的電流，是VT1倒置工作時(shí)的輸入電流。約倒置工作時(shí)的輸入電流。約10AA左右。左右。I Ii i(mA)(mA)U Ui i(V)(V)I Iisis1 11 12 23 30

44、 0-1-1IiH 10AAV VT T1 1KR8.21e eb bc cU UC C C CA A B B C CF F高高電電平平IiH(2) (2) 輸入漏電流輸入漏電流IiH（輸入高電平電流）（輸入高電平電流）多個(gè)輸入端為多個(gè)輸入端為Ui=UiH時(shí)，總的時(shí)，總的IiH=？Ui與與Ri的關(guān)系的關(guān)系V VT T1 1V VT T2 2KR8 .214703Re eb bc cU UC CC C在在Ri 較小，較小，VT5導(dǎo)通之前，近似有：導(dǎo)通之前，近似有：)(11beCCiiiUURRRU當(dāng)當(dāng)RiR1時(shí)，時(shí)，Ui幾乎與幾乎與 Ri成正比。成正比。當(dāng)?shù)疆?dāng)?shù)絉i增加使增加使Ui=1.4V 時(shí)

45、，時(shí)， Ub1升升高為高為2.1V，使，使 VT5導(dǎo)通，此后，導(dǎo)通，此后，Ub1被鉗位在被鉗位在2.1V，則輸入維持，則輸入維持Ui=1.4V不變。不變。隨著隨著Ri的增加，的增加，Ui增加，到增加，到Ri大到一大到一定程度，上面的公式就不再適用。定程度，上面的公式就不再適用。U Ui i(V)(V)Ri(K) 1010303020201.01.01.41.40 0U Ui iR Ri iUi與與Ri的關(guān)系的關(guān)系Ri較小較小時(shí)，時(shí)， Ui= UiL，與非門(mén)截止，與非門(mén)截止，輸出高電平輸出高電平； Ri較大較大時(shí)，時(shí)， Ui= UiH，與非門(mén)導(dǎo)通，與非門(mén)導(dǎo)通，輸出低電平輸出低電平。V VT T1

46、 1V VT T2 2KR8 .214703Re eb bc cU UC CC CU Ui iR Ri i關(guān)門(mén)電阻關(guān)門(mén)電阻ROFF ：保證與非門(mén)：保證與非門(mén)關(guān)閉關(guān)閉，輸出為輸出為高高電平（電平（UOH2.4V）的條）的條件下所允許的件下所允許的最大阻值最大阻值Ri。開(kāi)門(mén)電阻開(kāi)門(mén)電阻RON ：保證與非門(mén)：保證與非門(mén)導(dǎo)通導(dǎo)通，輸出為輸出為低低電平（電平（UOL0.4V）的條）的條件下所允許的件下所允許的最小阻值最小阻值Ri。標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)TTL的的ROFF=700，RON=2K 。3、輸出特性、輸出特性輸出電壓隨輸出電流輸出電壓隨輸出電流（負(fù)載）的變化關(guān)系（負(fù)載）的變化關(guān)系VTVT3 3VTVT4 47

47、502R605RU UCCCCU Uo oILU Uo o(V)(V)IL(mA) 1010303020201 10 02 23 3輸出高電平輸出高電平VT5截止截止 VT3、VT4導(dǎo)通導(dǎo)通拉電流負(fù)載拉電流負(fù)載空載時(shí)空載時(shí)：UO=UOH=5-20.7=3.6VR RL L3.6V5mA當(dāng)當(dāng)RL較大較大， IL5mA時(shí)，時(shí)，VT3深飽和深飽和。 輸出輸出UO隨隨IL的增加而降低。的增加而降低。 U Uo o(V)(V)IL(mA) 1010303020201 10 02 23 32.4V14mAUOH =UCC-Uces3-Ube4-IR5 R5 Ucc-Uces3-Ube4-IL R55mAV

48、TVT3 3VTVT4 47502R605RU UCCCCU Uo oILR RL L3、輸出特性、輸出特性VT5的導(dǎo)通電阻的導(dǎo)通電阻Rces5很小很小，大致，大致為十幾歐姆，因此，當(dāng)為十幾歐姆，因此，當(dāng)IL增加時(shí)，增加時(shí)， UOL上升很緩慢。上升很緩慢。VTVT2 2VTVT5 54703RU Uo oILU Uo o( (V V) )IL(mA) 2 20 06 60 04 40 01 10 00 0. .5 5輸出低電平輸出低電平VT4截止、截止、VT5飽和飽和從曲線上可以看出，要使從曲線上可以看出，要使UOL0.4V，則，則IL20mA。灌電流負(fù)載灌電流負(fù)載0.4VUo=ILRces5

49、R RL LU UC CC C負(fù)載能力負(fù)載能力以推動(dòng)同類(lèi)門(mén)的個(gè)數(shù)來(lái)衡量以推動(dòng)同類(lèi)門(mén)的個(gè)數(shù)來(lái)衡量推動(dòng)推動(dòng) 同類(lèi)門(mén)的個(gè)數(shù)稱(chēng)為同類(lèi)門(mén)的個(gè)數(shù)稱(chēng)為扇出系數(shù)扇出系數(shù)N。UO=UOH時(shí)時(shí)對(duì)于對(duì)于推動(dòng)門(mén)推動(dòng)門(mén)有：有：Ilmax拉拉=14mA對(duì)于對(duì)于負(fù)載門(mén)負(fù)載門(mén)有：有：IiH10uAiHLIIN拉max此時(shí)此時(shí)N很大很大V VT T2 2V VT T3 3V VT T4 4V VT T5 57502R4703RKR6.34605RF FU UC CC C+ +5 5V V負(fù)載能力負(fù)載能力UO=UOL時(shí)時(shí)對(duì)于對(duì)于推動(dòng)門(mén)推動(dòng)門(mén)有：有：Ilmax罐罐=20mA對(duì)于對(duì)于負(fù)載門(mén)負(fù)載門(mén)有：有：Iis-1.4mAisLIIN

50、灌max=13扇出系數(shù)扇出系數(shù)N N：是指在：是指在灌電流灌電流（輸出低（輸出低電平）狀態(tài)下電平）狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)同類(lèi)門(mén)驅(qū)動(dòng)同類(lèi)門(mén)的的個(gè)數(shù)個(gè)數(shù)。一般手冊(cè)上為一般手冊(cè)上為N8V VT T2 2V VT T3 3V VT T4 4V VT T5 57502R4703RKR6.34605RF FU UC CC C+ +5 5V V扇出系數(shù)扇出系數(shù)N N的計(jì)算公式的計(jì)算公式4、空載功耗、空載功耗空載導(dǎo)通功耗空載導(dǎo)通功耗Ponon：輸出端空載，輸出為低電平時(shí)的電路功耗。：輸出端空載，輸出為低電平時(shí)的電路功耗。對(duì)對(duì)74H系列，系列，Pon32mWPon=IEUccIE為空載導(dǎo)通時(shí)的電源電流為空載導(dǎo)通時(shí)的電源電流

51、空載截止功耗空載截止功耗Poff：輸出端空載，輸出為高電平時(shí)的電路功耗。：輸出端空載，輸出為高電平時(shí)的電路功耗。PoffPon平均功耗平均功耗約為約為22mW 。TTL與非門(mén)的空載功耗和工作頻率有關(guān)，頻與非門(mén)的空載功耗和工作頻率有關(guān)，頻率越高，空載功耗越大。率越高，空載功耗越大。5 5、平均延遲時(shí)間、平均延遲時(shí)間導(dǎo)通傳輸時(shí)間導(dǎo)通傳輸時(shí)間t tPdPdL L ：輸入信號(hào)輸入信號(hào)U Ui i上升到幅值的上升到幅值的50%50%到輸出響應(yīng)到輸出響應(yīng)U UO O下降到幅值的下降到幅值的50%50%所需要的時(shí)間間隔。所需要的時(shí)間間隔。截止傳輸時(shí)間截止傳輸時(shí)間t tPdPdH H ：輸入信號(hào)輸入信號(hào)U U

52、i i下降到幅值的下降到幅值的50%50%到輸出響應(yīng)到輸出響應(yīng)U UO O上升到幅值的上升到幅值的50%50%所需要的時(shí)間間隔。所需要的時(shí)間間隔。2t t t PdHPdLpd平均傳輸延遲時(shí)間平均傳輸延遲時(shí)間t tpdpd：標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)TTLTTL與非門(mén)：與非門(mén)：t tpdpd = 10ns = 10ns20ns20nst tt tU Ui iU UO O0 00 050%U50%Uimim50%U50%Uomomt tPdLPdLt tPdHPdH三、三、改進(jìn)型改進(jìn)型TTLTTL與非門(mén)與非門(mén)- -74S系列系列增加增加有源泄放電路有源泄放電路1.1.提高工作速度提高工作速度由由T6、R6和和R3

53、構(gòu)成構(gòu)成的有源泄放電路來(lái)的有源泄放電路來(lái)代替代替T2射極電阻射極電阻R3加速加速T5的飽和與的飽和與截止。截止。2.2.提高抗干擾能力提高抗干擾能力UOFF上升為上升為1.3V，提高了低電平噪聲提高了低電平噪聲容限。容限。0 01 12 23 31 12 23 3U Ui i( (V V) )U UO O( (V V) )U UO OF FF F1.3V三、三、改進(jìn)型改進(jìn)型TTLTTL與非門(mén)與非門(mén)- -74S系列系列可能工作在飽和狀態(tài)下可能工作在飽和狀態(tài)下的晶體管的晶體管T1、T2、T3、T5都用帶有肖特基勢(shì)壘都用帶有肖特基勢(shì)壘二極管（二極管（SBD）的三極）的三極管代替，以限制其飽和管代替，

54、以限制其飽和深度，提高工作速度。深度，提高工作速度。SBD的正向壓降只的正向壓降只有有0.3V0.4V。當(dāng)晶體管飽和時(shí)，當(dāng)晶體管飽和時(shí)，Uce=Ucb+Ube=-(0.30.4)+0.7= (0.30.4) V，使，使晶體管工作在晶體管工作在淺飽和狀態(tài)淺飽和狀態(tài)，減少了存儲(chǔ)時(shí)間，加快了工作速度。，減少了存儲(chǔ)時(shí)間，加快了工作速度。t tpdpd=4ns=4ns三、三、改進(jìn)型改進(jìn)型TTLTTL與非門(mén)與非門(mén)- -74LS系列系列增大電阻降低功耗。增大電阻降低功耗。用肖特基二極管用肖特基二極管VD1、VD2代替多發(fā)射極晶體管，工代替多發(fā)射極晶體管，工作速度仍然較快。作速度仍然較快。加入肖特基二極管加入

55、肖特基二極管VD3、VD4加速加速VT4的截止和的截止和VT5的飽和。的飽和。A AB BVTVT1 1VTVT2 2VTVT3 3VTVT4 4VTVT5 5KR221KR82KR5 . 13KR441205RF FU UCCCCVTVT6 6KR36VDVD3 3VDVD4 4VDVD1 1VDVD2 2t tPdPd=9ns=9ns，功耗為，功耗為2mW2mW。四、其它類(lèi)型的四、其它類(lèi)型的TTLTTL門(mén)電路門(mén)電路學(xué)習(xí)本部分內(nèi)容所要達(dá)到的學(xué)習(xí)本部分內(nèi)容所要達(dá)到的目的目的：會(huì)：會(huì)分析分析TTL電路實(shí)現(xiàn)的電路實(shí)現(xiàn)的邏輯功能邏輯功能。分析方法分析方法：從輸入到輸出逐級(jí)寫(xiě)出各單元電路：從輸入到輸出

56、逐級(jí)寫(xiě)出各單元電路的邏輯關(guān)系。的邏輯關(guān)系。首先要熟練首先要熟練掌握掌握三種基本的邏輯三種基本的邏輯單元電路單元電路。1、三種最基本的邏輯單元電路、三種最基本的邏輯單元電路AF ABCDF BAFBAF21A BA BF F1 10 00 00 10 11 01 01 11 11 10 00 00 0F只要有一個(gè)輸入端為高電平，對(duì)應(yīng)的三極管飽和，只要有一個(gè)輸入端為高電平，對(duì)應(yīng)的三極管飽和，F(xiàn)1輸出就為低電平，只有輸出就為低電平，只有輸入全為低電平，兩個(gè)三輸入全為低電平，兩個(gè)三極管都截止極管都截止，F(xiàn)1才為高電平才為高電平。F2與與F1相反。相反。TTL異或門(mén)異或門(mén)ABBABAABYBAAB BA

57、TTL與或非門(mén)與或非門(mén)ABCDCDAB CDAB CDAB CDABYTTLTTL門(mén)輸出端并聯(lián)問(wèn)題門(mén)輸出端并聯(lián)問(wèn)題10將兩個(gè)將兩個(gè)TTLTTL“與非與非”門(mén)輸出端直接并聯(lián)門(mén)輸出端直接并聯(lián)大電流的后果：大電流的后果：1. 1. 抬高門(mén)抬高門(mén)2 2的輸出低的輸出低電平電平; ;2. 2. 會(huì)因功耗過(guò)大損會(huì)因功耗過(guò)大損壞門(mén)器件。壞門(mén)器件。普通普通TTLTTL門(mén)門(mén)輸出端輸出端不能直接并聯(lián)不能直接并聯(lián)門(mén)門(mén)1輸出高電平，輸出高電平，T5截止，截止，T3、T4導(dǎo)通。導(dǎo)通。V VccccRR5 5門(mén)門(mén)1 1的的T T4 4門(mén)門(mén)2 2的的T T5 5產(chǎn)生一產(chǎn)生一個(gè)很大的電流。個(gè)很大的電流。門(mén)門(mén)2輸出低電平，輸出

58、低電平，T5飽和。飽和。2、集電極開(kāi)路與非門(mén)（、集電極開(kāi)路與非門(mén)（OC 門(mén)）門(mén)）TTL與非門(mén)電路與非門(mén)電路 RLVC集電極開(kāi)路與非門(mén)（集電極開(kāi)路與非門(mén)（OC門(mén)）門(mén)）當(dāng)輸入端全為高電平當(dāng)輸入端全為高電平時(shí)，時(shí)，T2、T5導(dǎo)通，輸導(dǎo)通，輸出出F為低電平；為低電平； 輸入端有一個(gè)為低電輸入端有一個(gè)為低電平時(shí)，平時(shí)，T2、T5截止，截止，輸出輸出F高電平接近外高電平接近外接電源電壓接電源電壓VC。OC門(mén)完成門(mén)完成“與非與非”邏輯邏輯功能。功能。邏輯符號(hào)：邏輯符號(hào)：輸出邏輯電平：輸出邏輯電平：低電平低電平0.3V高電平為高電平為VC（5-30V）ABF OC門(mén)的結(jié)構(gòu)門(mén)的結(jié)構(gòu)使用時(shí)必使用時(shí)必須外接電須外接

59、電阻和電源阻和電源OC門(mén)的應(yīng)用門(mén)的應(yīng)用RLVC電平轉(zhuǎn)換電平轉(zhuǎn)換OC門(mén)使用時(shí)門(mén)使用時(shí)必須外接必須外接電源電源VC和電阻和電阻RL，輸，輸出端的低電平與普通出端的低電平與普通TTL門(mén)一樣為門(mén)一樣為0.3V，而，而高電平取決于外接電源高電平取決于外接電源VC。因此，可以通過(guò)。因此，可以通過(guò)改變外接電源改變外接電源VC來(lái)改來(lái)改變輸出高電平，實(shí)現(xiàn)電變輸出高電平，實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。平轉(zhuǎn)換。OC 門(mén)實(shí)現(xiàn)門(mén)實(shí)現(xiàn)“線與線與”邏輯邏輯將將OC門(mén)輸出端并聯(lián)在一門(mén)輸出端并聯(lián)在一起，只要有起，只要有一個(gè)一個(gè)門(mén)的輸出門(mén)的輸出為為低低電平，則所有的門(mén)的電平，則所有的門(mén)的輸出輸出均為低均為低電平；只有所電平；只有所有門(mén)的輸出有門(mén)

60、的輸出都是高都是高電平，電平，輸出輸出才是才是高高電平。電平。CDABYYY21通過(guò)輸出端通過(guò)輸出端線連接線連接產(chǎn)生產(chǎn)生的邏輯功能稱(chēng)為的邏輯功能稱(chēng)為線邏輯線邏輯。00OC門(mén)負(fù)載電阻門(mén)負(fù)載電阻RL的選取的選取保證保證VOH2.4V，VOL0.4V。 VOH=VCC-IRLRLVOHminIOH為為VT5截止時(shí)的漏截止時(shí)的漏電流電流( IOH50uA)IiH為輸入漏電流為輸入漏電流(IiH 10uA)iHOHOHCCLmInIVVRminmax所有所有OC門(mén)都截止，門(mén)都截止，VO= VOH 。 IRLIiHIOHIRL=nIOH+mIiHOC門(mén)負(fù)載電阻門(mén)負(fù)載電阻RL的選取的選取IOL=IRL+mIisIlmax灌灌=NIisi