數(shù)電-門電路(三)

習(xí)題:題3.7題3.8第三章門電路（三）3.5TTL門電路3.5.1雙極型三極管的開關(guān)特性一、雙極型三極管的結(jié)構(gòu)二、雙極型三極管的輸入特性和輸出特性3.5.1雙極型三極管的開關(guān)特性三、雙極型三極管的基本開關(guān)電路穩(wěn)態(tài)時(shí)若合理選擇電路的參數(shù)，即其中：

晶體三極管開關(guān)電路當(dāng)vI=VIL<VON(死區(qū)電壓），為低電平時(shí)，使得三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，輸出vo＝VOH≈VCC,為高電平；當(dāng)vI=VIH，為高電平時(shí)，使得iB>IBS=VCC/βRC，三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，輸出vo＝VOL

＝Vces≈0,為低電平；硅管為0.3V,鍺管為0.1V很小，為幾十歐姆3.5.1雙極型三極管的開關(guān)特性四、雙極型三極管的開關(guān)等效電路截止飽和(c)飽和時(shí)的等效電路阻值很小，忽略33.5.1雙極型三極管的開關(guān)特性五、雙極型三極管的動(dòng)態(tài)開關(guān)特性在動(dòng)態(tài)情況下，三極管在截止和飽和導(dǎo)通兩種狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)換時(shí)，三極管內(nèi)部電荷的建立與消失都需要一定的時(shí)間，故集電極電流的變化要滯后于輸入電壓的變化。即在開關(guān)電路中，輸出電壓的變化滯后于輸入電壓的變化，如圖所示。23.5.1雙極型三極管的開關(guān)特性六、三極管反相器圖3.5.8三極管反相器只要參數(shù)選擇合理，即當(dāng)vI=VIL時(shí)，T截止，輸出vO=VOH為高電平；當(dāng)vI=VIH時(shí)，T飽和導(dǎo)通，輸出vO=VOL為低電平，則Y＝A13.5.2TTL反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理TTL—Transistor-TransistorLogic(三極管－三極管邏輯），TTL邏輯門就是由雙極型晶體三極管構(gòu)成的邏輯門電路。TTL邏輯器件分成54系列和74系列兩大類，其電路結(jié)構(gòu)、邏輯功能和電氣參數(shù)完全相同。不同的是54系列工作環(huán)境溫度、電源工作范圍比74系列的寬。74系列工作環(huán)境溫度為00C～700C,電源電壓工作范圍為5V±5%；而54系列工作環(huán)境溫度為－550C～+1250C,電源電壓工作范圍為5V±10%.3.5.2TTL反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理54系列和74系列按工作速度和功耗可分成下面4個(gè)系列：(a)標(biāo)準(zhǔn)通用系列：國(guó)產(chǎn)型號(hào)為CT54/74系列，與國(guó)際上SN54/74系列相當(dāng)，部標(biāo)型號(hào)為T1000系列；(b)高速系列：國(guó)產(chǎn)型號(hào)為CT54H/74H系列，與國(guó)際上SN54H/74H系列相當(dāng)，部標(biāo)型號(hào)為T2000系列；(c)肖特基系列：國(guó)產(chǎn)型號(hào)為CT54S/74S系列，與國(guó)際上SN54S/74S系列相當(dāng)，部標(biāo)型號(hào)為T3000系列；(d)低功耗肖特基系列：國(guó)產(chǎn)型號(hào)為CT54LS/74LS系列，與國(guó)際上SN54LS/74LS系列相當(dāng)，部標(biāo)型號(hào)為T4000系列。3.5.2TTL反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理一、電路結(jié)構(gòu)電路如圖所示，它是由T1、R1和D1組成輸入級(jí)、由T2、R2和R3組成倒相級(jí)、由T4、T5、R4、D2組成推拉式輸出級(jí)構(gòu)成的。設(shè)：VCC＝5V，VIH＝3.4V，VIL＝0.2V，

PN結(jié)的導(dǎo)通壓降為

VON＝0.7V3.5.2TTL反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理①當(dāng)vI＝VIL＝0.2V時(shí)T1導(dǎo)通T2截止T4導(dǎo)通T5截止D2導(dǎo)通vo＝VOH≈VCC

－IC2R2－2VON

≈3.4V輸出為高電平0.9V3.4V0.2V3.5.2TTL反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理②當(dāng)vI＝VIH＝3.4V時(shí)T1截止T2導(dǎo)通T4截止T5導(dǎo)通D2截止vo＝VOL≈VCE（sat）≈0.2V輸出為低電平則輸出和輸入的邏輯關(guān)系為2.1V0.2V3.4V3.5.2TTL反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理特點(diǎn)：①T1處于“倒置”狀態(tài)，其電流放大系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1；②推拉式輸出結(jié)構(gòu)：由T4和T5構(gòu)成TTL反相器推拉式輸出，在輸出為高電平時(shí)，T4導(dǎo)通，T5截止；在輸出為低電平時(shí)，T4截止，T5導(dǎo)通。由于T4和T5總有一個(gè)導(dǎo)通，一個(gè)截止，這樣就降低輸出級(jí)的功耗，提高帶負(fù)載能力。3.5.2TTL反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理當(dāng)輸出為高電平時(shí)，其輸出阻抗低，具有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可提供5mA的輸出電流；當(dāng)輸出為低電平時(shí)。其輸出阻抗小于100Ω,可灌入電流14mA，也有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。③二極管D1是輸入級(jí)的鉗位二極管，作用：a.抑制負(fù)脈沖干擾；b.保護(hù)T1發(fā)射極，防止輸入為負(fù)電壓時(shí)，電流過大，它可允許最大電流為20mA。3.5.2TTL反相器的電路結(jié)構(gòu)

和工作原理二、電壓傳輸特性TTL反相器輸出電壓隨輸入電壓變化的曲線，稱為電壓傳輸特性，如右圖所示：3.5.2TTL反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理三、輸入噪聲容限從電壓傳輸特性看，當(dāng)輸入電壓vI偏離正常低電平（0.2V）升高，在一定范圍內(nèi)，輸出高電平并不立刻改變。同樣當(dāng)輸入電壓偏離正常高電平（3.4V）降低，在一定范圍內(nèi)，輸出低電平并不立刻改變?cè)诒ＷC輸出高、低電平基本不變（或者說變化大小不超出允許范圍）的條件下，輸入電平的允許波動(dòng)的范圍稱為輸入端抗干擾容限（噪聲容限）。分為輸入為高電平噪聲容限VNH和輸入為低電平噪聲容限VNL。3.5.2TTL反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理

計(jì)算方法與CMOS電路一樣，如圖3.5.11所示，其輸入高電平噪聲容限VNH和輸入低電平噪聲容限VNL的計(jì)算方法為：74系列典型值為：VOH（min）=2.4V,VOL（max）=0.4V,VIH（min）=2.0V,VIL（max）=0.8V,所以VNH=0.4V,VNL=0.4V。3.5.5其他類型的TTL門電路一、其他邏輯功能的門電路1.與非門TTL與非門電路輸入級(jí)倒相級(jí)輸出級(jí)3.5.5其他類型的TTL門電路工作原理：TTL與非門電路輸入級(jí)倒相級(jí)輸出級(jí)2.或非門3.5.5其他類型的TTL門電路TTL或非門的電路33.與或非門與或門相比，輸入管T1和T1都是多發(fā)射極的三極管，構(gòu)成與門電路，其輸出為：3.5.5其他類型的TTL門電路與或非門電路24.異或門3.5.5其他類型的TTL門電路異或門電路AB（A＋B）′13.5.5其他類型的TTL門電路二集電極開路與非門（OC門－OpenCollectorGate）為了實(shí)現(xiàn)線與構(gòu)，TTL與非門也可以采用集電極開路的形式。1.推拉式輸出電路結(jié)構(gòu)的局限性：將推拉式TTL與非門的輸出端并聯(lián)，則當(dāng)某一門的輸出端為低電平，如Y2=0,則當(dāng)Y1=1時(shí)，會(huì)有G1門的電流通過G2門的T5管，這個(gè)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常工作電路，有可能使T5管損壞。3.5.5其他類型的TTL門電路推拉式輸出電路結(jié)構(gòu)的局限性①輸出電平不可調(diào)；②負(fù)載能力不強(qiáng)，尤其是高電平輸出；③輸出端不能并聯(lián)使用。3.5.5其他類型的TTL門電路2.OC門如圖為OC門的電路和結(jié)構(gòu)和符號(hào)，輸出管的集電極開路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。圖3.3.363.5.5其他類型的TTL門電路3.線與的實(shí)現(xiàn)若利用OC門實(shí)現(xiàn)線與功能，則將幾個(gè)OC門的輸出并聯(lián)起來用一個(gè)上拉電阻即可。只有Y1、Y2有一個(gè)為低電平，Y即為低電平；只有Y1、Y2同時(shí)為高電平，Y才為高電平；即33.5.5其他類型的TTL門電路三、三態(tài)輸出門電路（TS門）三態(tài)TTL與非門又叫三態(tài)門，它是在普通與非門電路的基礎(chǔ)上附加控制電路構(gòu)成的。其特點(diǎn)是除了輸出高、低電平兩個(gè)狀態(tài)外，還有第三種狀態(tài)，即高阻狀態(tài)。1.電路結(jié)構(gòu)與普通與非門電路的主要差別是輸入級(jí)多了一個(gè)使能端EN和一個(gè)二極管D。23.5.