數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第03章

補：半導體基礎(chǔ)知識半導體基礎(chǔ)知識（1）本征半導體：純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導體。常用：硅Si，鍺Ge兩種載流子半導體基礎(chǔ)知識（2）雜質(zhì)半導體N型半導體五價元素（磷）

多子：自由電子少子：空穴半導體基礎(chǔ)知識（2）雜質(zhì)半導體P型半導體三價元素（硼）多子：空穴少子：自由電子半導體基礎(chǔ)知識（3）PN結(jié)的形成空間電荷區(qū)（耗盡層）擴散和漂移半導體基礎(chǔ)知識（4）PN結(jié)的單向?qū)щ娦酝饧诱螂妷喊雽w基礎(chǔ)知識（4）PN結(jié)的單向?qū)щ娦酝饧臃聪螂妷喊雽w基礎(chǔ)知識（5）PN結(jié)的伏安特性正向?qū)▍^(qū)反向截止區(qū)反向擊穿區(qū)Is：反向飽和電流K:波耳茲曼常數(shù)T:熱力學溫度q:電子電荷n:修正系數(shù)第三章門電路內(nèi)容提要：本章主要講述數(shù)字電路的基本邏輯單元－－門電路，有TTL邏輯門、MOS邏輯門。在討論半導體二極管和三極管及場效應管的開關(guān)特性基礎(chǔ)上，講解它們的電路結(jié)構(gòu)、工作原理、邏輯功能、電器特性等等，為以后的學習及實際使用打下必要的基礎(chǔ)。本章重點討論TTL門電路和CMOS門電路。3.1概述門電路：實現(xiàn)基本運算、復合運算的單元電路，如與門、與非門、或門

······門電路中以高/低電平表示邏輯狀態(tài)的1/0獲得高、低電平的基本原理高/低電平都允許有一定的變化范圍在數(shù)字電路中，輸入輸出都是二值邏輯，其高低電平用“0”和“1”表示。其高低電平的獲得是通過開關(guān)電路來實現(xiàn)，如二極管或三極管電路組成。基本開關(guān)電路單開關(guān)電路功耗較大，目前出現(xiàn)互補開關(guān)電路單開關(guān)電路互補開關(guān)電路互補開關(guān)電路由于兩個開關(guān)總有一個是斷開的，流過的電流為零，故電路的功耗非常低，因此在數(shù)字電路中得到廣泛的應用正邏輯：高電平表示1，低電平表示0

負邏輯：高電平表示0，低電平表示1

高電平>=2.0V低電平<=0.8V對元器件的精度和電源的穩(wěn)定性的要求都比模擬電路要低，抗干擾能力也強。分類按導電類型可分為根據(jù)規(guī)模可分為≤100/片（100～1000）/片103~105/片105

以上/片3.2半導體二極管門電路

半導體二極管的結(jié)構(gòu)和外特性

（Diode）二極管的結(jié)構(gòu)：

PN結(jié)+引線+封裝構(gòu)成PN3.2.1二極管的開關(guān)特性：高電平：VIH=VCC低電平：VIL=0VI=VIH

D截止，VO=VOH=VCCVI=VIL

D導通，VO=VOL=0D為理想元件，即正向?qū)娮铻?，反向電阻無窮大二極管的開關(guān)等效電路：二極管的動態(tài)電流波形：在輸入電壓轉(zhuǎn)換狀態(tài)的瞬間，二極管由反向截止到正向?qū)〞r，內(nèi)電場的建立需要一定的時間，所以二極管電流的上升是緩慢的；當二極管由正向?qū)ǖ椒聪蚪刂箷r，二極管的電流迅速衰減并趨向飽和電流也需要一定的時間。由于時間很短，在示波器是無法看到的。二極管的動態(tài)電流波形：將二極管由截止轉(zhuǎn)向?qū)ㄋ璧臅r間稱為正向恢復時間（開通時間）ton二極管由導通轉(zhuǎn)向截止所需的時間稱為反向恢復時間（關(guān)斷時間）tre兩者統(tǒng)稱為二極管的開關(guān)時間，一般ton<<tretreton3.2.2二極管與門設VCC=5V加到A,B的VIH=3VVIL=0V二極管導通時VDF=0.7VABY0V0V0.7V0V3V0.7V3V0V0.7V3V3V3.7VABY000010100111規(guī)定3V以上為10.7V以下為03.2.3二極管或門設VCC=5V加到A,B的VIH=3VVIL=0V二極管導通時VDF=0.7VABY0V0V0V0V3V2.3V3V0V2.3V3V3V2.3VABY000011101111規(guī)定2.3V以上為10V以下為0二極管構(gòu)成的門電路的缺點電平有偏移輸出的高低電平數(shù)值與輸入的高低電平數(shù)值相差一個二極管的壓降，后級的二極管門電路電平偏移，甚至使得高電平下降到門限值以下帶負載能力差由于這種二極管門電路的輸出電阻比較低，故帶負載能力差，輸出電平會隨負載的變化而變化。只用于IC內(nèi)部電路3.3CMOS門電路

3.3.1MOS管的開關(guān)特性一、MOS管的結(jié)構(gòu)S(Source)：源極G(Gate)：柵極D(Drain)：漏極B(Substrate):襯底金屬層氧化物層半導體層PN結(jié)以N溝道增強型為例：以N溝道增強型為例：當加+VDS時，VGS=0時，D-S間是兩個背向PN結(jié)串聯(lián)，iD=0加上+VGS，且足夠大至VGS>VGS(th),D-S間形成導電溝道（N型層）vDSvDS開啟電壓二、輸入特性和輸出特性輸入特性：直流電流為0，看進去有一個輸入電容CI，對動態(tài)有影響。輸出特性：

iD

=f(VDS)對應不同的VGS下得一族曲線。共源極接法電路漏極特性曲線（分三個區(qū)域）截止區(qū)恒流區(qū)可變電阻區(qū)漏極特性曲線（分三個區(qū)域）截止區(qū)：VGS<VGS(th)，

iD

≈0,ROFF>109Ω漏極特性曲線（分三個區(qū)域）恒流區(qū)：iD

基本上由VGS決定，與VDS關(guān)系不大漏極特性曲線（分三個區(qū)域）

可變電阻區(qū)：當VDS較低（近似為0），VGS一定時， 這個電阻受VGS控制、可變。三、MOS管的基本開關(guān)電路NN四、等效電路OFF，截止狀態(tài)

ON，導通狀態(tài)五、MOS管的四種類型增強型耗盡型大量正離子導電溝道a.增強型NMOS(a)(b)圖3.3.3NMOS管共源極接法電路開啟電壓當vGS<VGS(th)，管子截止，iD=0,ROFF>109ΩVGS>VGS

(th)時,管子導通，iD∝V

2GS，RON<1kΩb.增強型PMOSvGS>VGS(th)，管子截止，iD=0vGS<VGS

(th),管子導通，iD∝V

2GSc.耗盡型NMOSvGS<VGS(off)(負值），管子截止，iD=0；vGS>VGS(off)

,管子導通夾斷電壓d.耗盡型PMOSvGS>VGS(off)(正值），管子截止，iD=0；vGS<VGS(off)時,管子導通3.3.2CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理一、電路結(jié)構(gòu)T1為P溝道增強型MOS管T2為N溝道增強型MOS管它們構(gòu)成互補對稱電路3.3.2CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理一、電路結(jié)構(gòu)T1導通，T2截止，則vo=VOH≈VDD3.3.2CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理一、電路結(jié)構(gòu)T1截止，T2導通，則vo=VOL≈0特點

1.無論vI是高電平還是低電平，T1和T2管總是一個導通一個截止的工作狀態(tài)，稱為互補，這種電路結(jié)構(gòu)CMOS電路；2.由于無論輸入為低電平還是高電平，T1和T2總是有一個截止的，其截止電阻很高，故流過T1和T2的靜態(tài)電流很小，故其靜態(tài)功耗很小。二、電壓、電流傳輸特性二、電壓傳輸特性和電流傳輸特性反相器電壓傳輸特性是輸出電壓vo和輸入vI之間的關(guān)系曲線，如圖所示。并設3.3.2CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理1.電壓傳輸特性AB段：輸入低電平3.3.2CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理T1管導通，T2截止，輸出電壓為高電平，即CD段：輸入高電平T1管截止，T2導通，輸出電壓為低電平，即BC段：3.3.2CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理T1、T2同時導通，若T1、T2參數(shù)完全相同，則閾值電壓閾值電壓2.電流傳輸特性3.3.2CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理AB段：輸入低電平T1管導通，T2截止，輸出漏極電流近似為零電流傳輸特性是反相器的漏極電流隨輸入電壓變化曲線，也分成三段：3.3.2CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理CD段：輸入高電平T1管截止，T2導通，輸出漏極電流近似為零BC段：3.3.2CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理T1、T2同時導通，有電流iD同時通過，且在vI＝VDD/2附近處，漏極電流最大，故在使用輸入電壓不應長時間工作在這段，以防由于功耗過大而損壞。三、輸入噪聲容限結(jié)論：可以通過提高VDD來提高噪聲容限三、輸入端噪聲容限3.3.2CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理由CMOS反相器的電壓傳輸特性可知，在輸入電壓vI偏離正常低電平或高電平時，輸出電壓vo并不隨之馬上改變，允許輸入電壓有一定的變化范圍。輸入端噪聲容限：是指在保證輸出高、低電平基本不變（不超過規(guī)定范圍）時，允許輸入信號高、低電平的波動范圍1.定義：2.計算方法3.3.2CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理輸入噪聲容限分為輸入高電平噪聲容限VNH和輸入低電平噪聲容限VNL。由圖中可知，如果是多個門電路相連時，前一級門電路的輸出即為后一級門電路的輸入其中：3.3.2CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理VOH（min）－輸出高電平最小值VOL（max）－輸出低電平最大值VIH（min）－輸入高電平最小值VIL（max）－輸入低電平最大值則輸入噪聲容限為3.3.2CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理輸入噪聲容限和電源電壓VDD有關(guān)，當VDD增加時，電壓傳輸特性右移，如圖所示3.3.2CMOS反相器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)論：可以通過提高VDD來提高噪聲容限3.3.3CMOS反相器的靜態(tài)輸入和輸出特性一、輸入特性分布式二極管保證加載C1和C2上的電壓不會超過VDD+VDF3.3.3CMOS反相器的靜態(tài)輸入和輸出特性

CMOS反相器的靜態(tài)（不考慮輸入輸出延遲）輸入和輸出特性為輸入端和輸出端的伏安特性一、輸入特性輸入特性是從CMOS反相器輸入端看其輸入電壓與電流的關(guān)系。由于MOS管的柵極和襯底之間存在SiO2為介質(zhì)的輸入電容，而絕緣介質(zhì)又很薄，非常容易被擊穿，所以對由MOS管所組成的CMOS電路，必須采取保護措施。CMOS反相器的兩種常用保護電路3.3.3CMOS反相器的靜態(tài)輸入和輸出特性其中D1和D2，正向?qū)▔航禐閂DF＝0.5V～0.7V，反向擊穿電壓約為30V，D2為分布式二極管，可以通過較大的電流，RS的值一般在1.5~2.5KΩ之間。C1和C2為T1和T2的柵極等效電容在輸入信號正常工作范圍內(nèi)，即0≤vI≤VDD，輸入端保護電路不起作用。

當vI

>VDD+VDF時，D1導通，將柵極電位vG鉗位在VDD+VDF

當vI

<-VDF時，D2導通，將柵極電位vG鉗位在－VDF3.3.3CMOS反相器的靜態(tài)輸入和輸出特性使得C1、C2不會超過允許值其輸入特性如圖所示3.3.3CMOS反相器的靜態(tài)輸入和輸出特性D1、D2截止D1或D2導通D1或D2導通3.3.3CMOS反相器的靜態(tài)輸入和輸出特性二、輸出特性輸出特性為從反相器輸出端看輸出電壓和輸出電流的關(guān)系，包括輸出為低電平輸出特性和輸出為高電平輸出特性二、輸出特性二、輸出特性3.3.4CMOS反相器的動態(tài)特性一、傳輸延遲時間二、交流噪聲容限交流噪聲容限是在窄脈沖作用下，輸入電壓允許變化的范圍反映CMOS反相器的動態(tài)抗干擾能力。其中tw

是脈沖寬度。CPD為功耗電容三、動態(tài)功耗3.總的動態(tài)功耗三、動態(tài)功耗

3.3.5其他類型的CMOS門電路一、其他邏輯功能的門電路1.與非門2.或非門帶緩沖極的CMOS門1、與非門帶緩沖極的CMOS門2.解決方法帶緩沖級的CMOS門電路其輸出電阻、輸出高低電平均不受輸入端狀態(tài)的影響，電壓傳輸特性更陡。二、漏極開路的門電路（OD門）

為了滿足輸出電平變換、吸收大負載電流以及實現(xiàn)線與連接等需要，將輸出級電路結(jié)構(gòu)設計為漏極開路輸出MOS管。OD門工作原理在使用OD門時，一定要將輸出端通過電阻（叫做上拉電阻）接到電源上在使用OD門做線與時，一定外接上拉電阻RLRL的大小會影響驅(qū)動門輸出電平的大?。篟L上的壓降不能太大，否則高電平會低于標準值；RL上的壓降不能太小，否則低電平會高于標準值。故RL的取值要合適。1.所有OD門截止，輸出為高電平時，

VDD-(nIOH+mIIH)RL≥VOH

算出RL(max)OD門輸出高電平最小值2.OD門輸出為低電平時，設只有一個OD門輸出MOS管導通，負載電流將全部流過此MOS管，電流不能超過IOL(max)，

(VDD-VOL)/RL+m’|IIL|≤IOL(max)

算出RL(min)OD門輸出低電平最大值三、CMOS傳輸門及雙向模擬開關(guān)1.傳輸門2.雙向模擬開關(guān)CMOS傳輸門和CMOS反相器構(gòu)成雙向模擬開關(guān)

C=0，開關(guān)關(guān)閉；C=1時，開關(guān)接通。四、三態(tài)輸出門

高電平、低電平、高阻輸出緩沖器三態(tài)門的用途

總線結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)雙向傳輸3.3.6CMOS電路的正確使用輸入電路的靜電防護不要使用易產(chǎn)生靜電高壓的化工材料化纖織物包裝，最好采用金屬屏蔽層作包裝材料。組裝、調(diào)試時，應使電烙鐵和其它工具、儀表、工作臺臺面等良好接地。操作人員的服裝和手套等應選用無靜電的原料制作。不用的輸入端不應懸空。

(1)對于與非門及與門，多余輸入端應接高電平，比如直接接電源正端；或通過一個上拉電阻接電源正端；在前級驅(qū)動能力允許時，也可以與有用的輸入端并聯(lián)使用。

(2)對于或非門及或門，多余輸入端應接低電平，比如直接接地；也可以與有用的輸入端并聯(lián)使用。輸入電路的過流保護 措施：加保護電阻RP輸入端接低內(nèi)阻信號源時。輸入端接大電容時。輸入端接長線時。3.3.7CMOS芯片的各種系列(1)基本的CMOS——4000系列 早期的CMOS集成邏輯門產(chǎn)品，工作電源電壓范圍為3～18V，由于具有功耗低、噪聲容限大、扇出系數(shù)大等優(yōu)點，已得到普遍使用。缺點是工作速度較低，平均傳輸延遲時間為幾十ns，最高工作頻率小于5MHz。(2)高速的CMOS——HC/HCT系列 該系列電路主要從制造工藝上作了改進，使其大大提高了工作速度，平均傳輸延遲時間小于10ns，最高工作頻率可達50MHz。HC系列的電源電壓范圍為2～6V。HCT系列的主要特點是與TTL器件電壓兼容，它的電源電壓范圍為4.5～5.5V。它的輸入電壓參數(shù)為VIH（min）=2.0V；VIL（max）=0.8V，與TTL完全相同。另外，74HC/HCT系列與74LS系列的產(chǎn)品，只要最后3位數(shù)字相同，則兩種器件的邏輯功能、外形尺寸，引腳排列順序也完全相同，這樣就為以CMOS產(chǎn)品代替TTL產(chǎn)品提供了方便。(3)改進型高速CMOS——AHC/AHCT系列(4)低壓CMOS——LVC系列(5)改進型低壓CMOS——ALVC系列只要器件名稱最后的數(shù)字相同，它們的功能就相同。雙極型三極管的開關(guān)特性 （BJT,BipolarJunctionTransistor）3.5TTL門電路

3.5.1半導體三極管的開關(guān)特性一、雙極型三極管的結(jié)構(gòu)管芯+三個引出電極+外殼基區(qū)薄低摻雜發(fā)射區(qū)高摻雜集電區(qū)低摻雜以NPN為例說明工作原理：當VCC

>>VBBbe結(jié)正偏,bc結(jié)反偏e區(qū)發(fā)射大量的電子b區(qū)薄，只有少量的空穴bc反偏，大量電子形成ICVON

：開啟電壓硅管，0.5~0.7V鍺管，0.2~0.3V近似認為:VBE<VON

iB=0VBE≥VON

iB

的大小由外電路電壓，電阻決定

二、三極管的輸入特性和輸出特性

三極管的輸入特性曲線（NPN）三極管的輸出特性固定一個IB值，即得一條曲線，特性曲線分三個部分放大區(qū)：條件VCE>0.7V,iB>0,iC隨iB成正比變化，ΔiC=βΔiB。飽和區(qū)：條件VCE<0.7V,iB>0,VCE很低，ΔiC

隨ΔiB增加變緩，趨于“飽和”。截止區(qū)：條件VBE=0V,iB=0,iC=0,c—e間“斷開”。三、雙極型三極管的基本開關(guān)電路只要參數(shù)合理：VI=VIL時，T截止，VO=VOHVI=VIH時，T導通，VO=VOL工作狀態(tài)分析1：工作狀態(tài)分析2：工作狀態(tài)分析3：圖解分析法：深度飽和時，晶體管的基極電流為：為了使晶體管工作在飽和狀態(tài)，Vo為低電平，必須保證iB≥IBS。通常小于0.1V很小，為幾十歐姆所以：當vI為低電平VIL時vBE<VON，三極管工作在截止狀態(tài)；當vI為高電平VIH時iB>IBS,，三極管工作在深度飽和狀態(tài)；則三極管的c-e間就相當于一個受控開關(guān)。四、三極管的開關(guān)等效電路截止狀態(tài)飽和導通狀態(tài)五、動態(tài)開關(guān)特性從二極管已知，PN結(jié)存在電容效應。在飽和與截止兩個狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換時，iC的變化將滯后于VI，則VO的變化也滯后于VI。六、三極管反相器三極管的基本開關(guān)電路就是非門 實際應用中，為保證 VI=VIL時T可靠截止，常在 輸入接入負壓。

參數(shù)合理？VI=VIL時，T截止，VO=VOHVI=VIH時，T導通，VO=VOL例3.5.1：計算參數(shù)設計是否合理5V-8V3.3KΩ10KΩ1KΩβ=20

VCE(sat)=0.1V

RCE(sat)=20ΩVIH=5VVIL=0V例3.5.1：計算參數(shù)設計是否合理將發(fā)射節(jié)外接電路化為等效的VB與RB電路當當又因此，參數(shù)設計合理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)設

TTL反相器的結(jié)構(gòu)和工作原理電路結(jié)構(gòu)：

設vbe=0.7V，VCE(sat)=0.1V。若A為低電平，vB1=0.9V，T1深飽和。vC1=0.3V，T2、T5截止，vC2高電平，使T4、D2通，vO=3.4V，為高電平。vC1輸入級保護電平移位0.2V3.4V0.9V2.1V5V0.8V3.4V0.1V若A為高電平，vB1=2.1V,T1倒置放大，T2、T5飽和，vC2≈0.8V，不足以使T4、D2同時通，故vO=0.1V，為低電平。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，稱為電壓傳輸特性二、電壓傳輸特性二、電壓傳輸特性需要說明的幾個問題：

三、輸入端噪聲容限計算方法與CMOS電路一樣74系列典型值為：VOH（min)=2.4VVOL（max)=0.4VVIH（min)=2.0VVIL（max)=0.8VVNH=0.4VVNL=0.4V3.5.3TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性對于TTL反相器，輸入電流隨輸入電壓的變化關(guān)系，稱為輸入特性，其輸入端的等效電路如圖一、輸入特性3.5.3TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性a.當輸入為低電平時，即vI＝0.2V，若VCC＝5V，則TTL反相器的輸入電流為當vI＝0時此電流IIS稱為輸入短路電流，在TTL門電路手冊中給出，由于和輸入電流值相近，故分析和計算時代替IIL。3.5.3TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性b.當輸入為高電平時，即vI＝3.4V，T1發(fā)射結(jié)截止，處于倒置狀態(tài)，只有很小的反向飽和電流IIH，對于74系列的TTL門電路，IIH在40μA以下IISD1導通輸入低電平輸入高電平二、輸出特性3.5.3TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性對于TTL反相器，輸出電壓與輸出電流的關(guān)系，稱為輸出特性。分為高電平輸出特性和低電平輸出特性。1.高電平輸出特性當輸出為vO＝VOH時，T4、D2導通，T5截止，等效電路如圖高電平輸出特性曲線圖3.5.3TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性實際方向在

iL<5mA時，由于T4為射極輸出，故輸出電阻低，輸出電壓vo幾乎不隨負載電流變化。iL>5mA時，T4進入飽和狀態(tài)，輸出電壓vo隨負載電流變化幾乎線性下降。由于功耗限制，手冊上的高電平輸出電流要遠小于5mA，74系列最大為IOH（max）＝－0.4mA2.低電平輸出特性3.5.3TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性當輸出為vO＝VOL時，T4、D2截止，T5導通，等效電路如圖圖3.5.16輸出高電平等效電路低電平輸出特性曲線3.5.3TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性3.扇出系數(shù)（Fan-out）的計算3.5.3TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性扇出系數(shù)就是一個門電路驅(qū)動同類型門電路的個數(shù)。也就是表示門電路的帶負載能力。對于圖示電路，G1門為驅(qū)動門，G2、G3

為負載門，N為扇出系數(shù)。

當輸出為低電平時，設可帶N1個非門，則有IOLIIL參考方向當輸出為高電平時，設可帶N2個非門，則有IOHIIH3.5.3TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性則取N＝min｛N1，N2}例3.5.2如圖所示電路中，已知74系列的反相器輸出高低電平為VOH≥3.2V,VOL≤0.2V，輸出低電平電流為IOL（max）＝16mA，輸出高電平電流為IOH（max）＝4mA，輸入低電平電流IIL＝－1mA，輸入高電平電流IIH＝40μA，試計算門G1可帶同類門的個數(shù)3.5.3TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性解：當G1輸出為低電平時，有當G1輸出為高電平時，有3.5.3TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性故取N＝10，即門G1可帶同類門的個數(shù)為10個四、輸入端的負載特性在實際使用時，有時需要在輸入端和地之間或輸入端和信號源低電平之間接入電阻RP。由圖可知，RP上的壓降即為反相器的輸入電壓vI，即在RP<<R1（較小）的條件下，vI隨RP幾乎線性上升。但當vI上升到1.4V以后，T2和T5的發(fā)射結(jié)同時導通，將vB1鉗位在2.1V左右，此時vI不再隨RP的增加而上升。3.5.3TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性TTL反相器輸入端負載特性曲線如圖所示。故一般對于TTL門電路，若輸入端通過電阻接地，一般當RP≤0.7KΩ時，構(gòu)成低電平輸入方式；當RP≥1.5KΩ時，構(gòu)成高電平輸入方式。3.5.3TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性對于TTL門電路RP≤0.7KΩ時，構(gòu)成低電平輸入方式；當RP≥1.5KΩ時，構(gòu)成高電平輸入方式。總結(jié)：對于TTL門電路若門的輸入端接的電阻小于ROFF（關(guān)門電阻），則可認為是邏輯低電平；若門的輸入端接的電阻若大于RON（開門電阻），則可認為輸入端接的是邏輯高電平。若電阻趨于無窮大（懸空），也為邏輯高電平。3.5.3TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性例3.5.3電路如圖所示，試寫出各個電路輸出端的表達式。解：3.5.3TTL反相器的靜態(tài)輸入特性和輸出特性3.5.4TTL反相器的動態(tài)特性（自學）一、傳輸延遲時間1、現(xiàn)象二、交流噪聲容限（b）負脈沖噪聲容限（a）正脈沖噪聲容限當輸入信號為窄脈沖，且接近于tpd時，輸出變化跟不上，變化很小，因此交流噪聲容限遠大于直流噪聲容限。三、電源的動態(tài)尖峰電流2、動態(tài)尖峰電流3.5.5其他類型的TTL與非門一、其他邏輯功能的門電路1.與非門輸入級倒相級輸出級工作原理：輸入級倒相級輸出級3.5.5其他類型的TTL與非門故：注意：1.由于與非門電路結(jié)構(gòu)和電路參數(shù)與反相器相同，故反相器的輸出特性也適用于與非門；3.5.5其他類型的TTL與非門2.在計算與非門每個輸入端的輸入電流時，應根據(jù)輸入端的不同工作狀態(tài)分別對待。當把兩個輸入端并聯(lián)使用時，如圖a所示。等效電路如（b）若輸入端接低電平時，輸入電流的計算和反相器相同，即若輸入端接高電平，T1的兩個發(fā)射結(jié)反偏，故輸入電流為單個輸入端高電平輸入電流的2倍。IIII例3.5.5如圖所示電路，已知TTL與非門的參數(shù)為IOH＝0.5mA，IOL＝8mA，IIL＝－0.4mA，IIH＝40μA，問可以驅(qū)動多少個同類邏輯門？解：設輸出為高電平時，可以帶N1個同類邏輯門，則

2N1IIH≤IOH設輸出為低電平時，可以帶N2個邏輯門，則N2IIL≤IOL故取N＝63.5.5其他類型的TTL與非門2.或非門如圖為TTL或非門的電路，其輸出為3.5.5其他類型的TTL與非門3.與或非門3.5.5其他類型的TTL與非門與或非門電路如圖與或門相比，輸入管T1和T

1都是多發(fā)射極的三極管，構(gòu)成與門電路，其輸出為4.異或門異或門電路如圖，則注：與門和或門是在與非門和或非門的基礎(chǔ)上加了一級反相器構(gòu)成。3.5.5其他類型的TTL與非門AB（A＋B）′二集電極開路與非門（OC門－OpenCollectorGate）1.推拉式輸出電路結(jié)構(gòu)的局限性：與OD門一樣，為了實現(xiàn)線與構(gòu)，TTL與非門也可以采用集電極開路的形式3.5.5其他類型的TTL與非門將推拉式TTL與非門的輸出端并聯(lián)，則當某一門的輸出端為低電平，如Y2=0,則當Y1=1時，會有G1門的電流通過G2門的T5管，這個電流遠遠超過正常工作電路，有可能使T5管損壞3.5.5其他類型的TTL與非門①輸出電平不可調(diào)②負載能力不強，尤其是高電平輸出③輸出端不能并聯(lián)使用為了使TTL與非門能實現(xiàn)線與功能，把輸出級的去掉T3、T4管，使T5管的集電極開路，就構(gòu)成集電極開路門，即OC門。推拉式輸出電路結(jié)構(gòu)的局限性2.OC門的結(jié)構(gòu)特點OC門的電路和結(jié)構(gòu)和符號3.5.5其他類型的TTL與非門工作時需外接負載和電源，如圖所示3.5.5其他類型的TTL與非門若利用OC門實現(xiàn)線與功能，則將幾個OC門的輸出并聯(lián)起來用一個上拉電阻即可圖3.3.383.線與的實現(xiàn)工作原理：3.5.5其他類型的TTL與非門圖中，只有Y1、Y2有一個為低電平，Y即為低電平；只有Y1、Y2同時為高電平，Y才為高電平；即4、外接負載電阻RL的計算3.5.5其他類型的TTL與非門外接電阻RL的取值合適與否，決定驅(qū)動門輸出電平是否在允許值之內(nèi)當輸出為高電平時，所有的驅(qū)動管都截止。RL取值不能太大，否則VOH會降低，小于VOH（min）a.驅(qū)動管輸出為高電平時VOHIOHIIH則3.5.5其他