数字电子技术TTL与非门学习教案.pptx

会计学1数字数字(shz)电子技术电子技术TTL与非门与非门第一页，共27页。2 2TTL与非门的逻辑关系与非门的逻辑关系（1 1）输入全为高电平）输入全为高电平3.6V3.6V时。时。T2 T2、T3T3导通，导通，VB1=0.73=2.1VB1=0.73=2.1（V V），），由于由于T3T3饱和饱和(boh)(boh)导通，输出电压为：导通，输出电压为：VO=VCES30.3VVO=VCES30.3V这时这时T2T2也饱和也饱和(boh)(boh)导通，导通，故有故有VC2=VE2+VCE2=1VVC2=VE2+VCE2=1V。使使T4T4和二极管和二极管D D都截止。都截止。实现了与非门的逻辑功能之一：实现了与非门的逻辑功能之一：输入全为高电平时，输入全为高电平时，输出为低电平。输出为低电平。第2页/共27页第二页，共27页。该该发发射射结结导导通通，VB1=1VVB1=1V。所所以以T2T2、T3T3都都截截止止。由由于于T2T2截截止止，流流过过RC2RC2的的电电流流较较小，可以忽略小，可以忽略(hl)(hl)，所以，所以VB4VCC=5V VB4VCC=5V，使，使T4T4和和D D导通，则有：导通，则有：VOVCC-VBE4-VD=5-0.7-0.7=3.6 VOVCC-VBE4-VD=5-0.7-0.7=3.6（V V）实现了与非门的逻辑功能的另一方面：实现了与非门的逻辑功能的另一方面：输入有低电平时，输出为高电平。输入有低电平时，输出为高电平。综合上述两种情况，综合上述两种情况，该电路满足与非的该电路满足与非的逻辑功能，即：逻辑功能，即：（2 2）输输入入(shr)(shr)有有低低电电平平0.3V 0.3V 时。时。第3页/共27页第三页，共27页。二、二、二、二、TTLTTL与非门的开关与非门的开关与非门的开关与非门的开关(kigun)(kigun)速度速度速度速度1TTL与非门提高工作速度的原理与非门提高工作速度的原理（1）采用多发射极三极管加快）采用多发射极三极管加快(ji kui)了存储电荷的消散过程。了存储电荷的消散过程。第4页/共27页第四页，共27页。（2 2 2 2）采采采采用用用用了了了了推推推推拉拉拉拉式式式式输输输输出出出出级级级级，输输输输出出出出阻阻阻阻抗抗抗抗比比比比较较较较小小小小，可可可可迅迅迅迅速速速速(xn(xn(xn(xn s)s)s)s)给给给给负负负负载载载载电电电电容容容容充充充充放放放放电。电。电。电。第5页/共27页第五页，共27页。2 2TTLTTL与非门传输与非门传输(chun sh)(chun sh)延迟时间延迟时间tpdtpd导导通通延延迟迟时时间间tPHLtPHL从从输输入入波波形形上上升升沿沿的的中中点点到到输输出出波波形形下下降降(xijing)(xijing)沿的中点所经历的时间。沿的中点所经历的时间。截截止止延延迟迟时时间间tPLHtPLH从从输输入入波波形形下下降降(xijing)(xijing)沿沿的的中中点点到到输输出出波波形形上上升升沿的中点所经历的时间。沿的中点所经历的时间。与非门的传输延迟时间与非门的传输延迟时间tpdtpd是是tPHLtPHL和和tPLHtPLH的平均值。即的平均值。即 一般一般(ybn)TTL(ybn)TTL与非门传输延迟时间与非门传输延迟时间tpdtpd的值为几纳秒十几个纳秒。的值为几纳秒十几个纳秒。第6页/共27页第六页，共27页。三、三、TTL与非门的电压与非门的电压(diny)传输特性及抗干传输特性及抗干扰能力扰能力1电压传输电压传输(chun sh)特性曲线：特性曲线：Vo=f（Vi）第7页/共27页第七页，共27页。（1 1 1 1）输输输输出出出出高高高高电电电电平平平平电电电电压压压压VOHVOHVOHVOH在在在在正正正正逻逻逻逻辑辑辑辑体体体体制制制制中中中中代代代代表表表表逻逻逻逻辑辑辑辑“1”“1”“1”“1”的的的的输输输输出出出出电电电电压压压压。VOHVOHVOHVOH的理论值为的理论值为的理论值为的理论值为3.6V3.6V3.6V3.6V，产品规定输出高电压的最小值，产品规定输出高电压的最小值，产品规定输出高电压的最小值，产品规定输出高电压的最小值VOHVOHVOHVOH（minminminmin）=2.4V=2.4V=2.4V=2.4V。（2 2 2 2）输输输输出出出出低低低低电电电电平平平平电电电电压压压压VOLVOLVOLVOL在在在在正正正正逻逻逻逻辑辑辑辑体体体体制制制制中中中中代代代代表表表表逻逻逻逻辑辑辑辑“0”“0”“0”“0”的的的的输输输输出出出出电电电电压压压压。VOLVOLVOLVOL的理论值为的理论值为的理论值为的理论值为0.3V0.3V0.3V0.3V，产品规定输出低电压的最大值，产品规定输出低电压的最大值，产品规定输出低电压的最大值，产品规定输出低电压的最大值VOLVOLVOLVOL（maxmaxmaxmax）=0.4V=0.4V=0.4V=0.4V。（3 3 3 3）关关关关门门门门电电电电平平平平电电电电压压压压VOFFVOFFVOFFVOFF是是是是指指指指输输输输出出出出电电电电压压压压下下下下降降降降到到到到VOHVOHVOHVOH（minminminmin）时时时时对对对对应应应应的的的的输输输输入入入入电电电电压压压压。即即即即输输输输入入入入低低低低电电电电压压压压的的的的最最最最大大大大值值值值。在在在在产产产产品品品品手手手手册册册册中中中中常常常常称称称称为为为为输输输输入入入入低低低低电电电电平平平平电电电电压压压压，用用用用VILVILVILVIL（maxmaxmaxmax）表示。产品规定）表示。产品规定）表示。产品规定）表示。产品规定VILVILVILVIL（maxmaxmaxmax）=0.8V=0.8V=0.8V=0.8V。（4 4 4 4）开开开开门门门门电电电电平平平平电电电电压压压压VONVONVONVON是是是是指指指指输输输输出出出出电电电电压压压压下下下下降降降降到到到到VOLVOLVOLVOL（maxmaxmaxmax）时时时时对对对对应应应应的的的的输输输输入入入入电电电电压压压压。即即即即输输输输入入入入高高高高电电电电压压压压的的的的最最最最小小小小值值值值。在在在在产产产产品品品品手手手手册册册册中中中中常常常常称称称称为为为为输输输输入入入入高高高高电电电电平平平平电电电电压压压压，用用用用VIHVIHVIHVIH（minminminmin）表示。产品规定）表示。产品规定）表示。产品规定）表示。产品规定VIHVIHVIHVIH（minminminmin）=2V=2V=2V=2V。（5 5 5 5）阈阈阈阈值值值值电电电电压压压压VthVthVthVth电电电电压压压压传传传传输输输输特特特特性性性性(txng)(txng)(txng)(txng)的的的的过过过过渡渡渡渡区区区区所所所所对对对对应应应应的的的的输输输输入入入入电电电电压压压压，即即即即决定电路截止和导通的分界线，也是决定输出高、低电压的分界线。决定电路截止和导通的分界线，也是决定输出高、低电压的分界线。决定电路截止和导通的分界线，也是决定输出高、低电压的分界线。决定电路截止和导通的分界线，也是决定输出高、低电压的分界线。近似地：近似地：近似地：近似地：VthVOFFVONVthVOFFVONVthVOFFVONVthVOFFVON 即即即即ViViViViVthVthVthVth，与非门关门，输出高电平；，与非门关门，输出高电平；，与非门关门，输出高电平；，与非门关门，输出高电平；Vi Vi Vi ViVthVthVthVth，与非门开门，输出低电平。，与非门开门，输出低电平。，与非门开门，输出低电平。，与非门开门，输出低电平。Vth Vth Vth Vth又常被形象化地称为门槛电压。又常被形象化地称为门槛电压。又常被形象化地称为门槛电压。又常被形象化地称为门槛电压。VthVthVthVth的值为的值为的值为的值为1.3V1.3V1.3V1.3V1.1.1.1.V V V V。2 2几个几个几个几个(j(j )重要参数重要参数重要参数重要参数第8页/共27页第八页，共27页。低电平噪声容限低电平噪声容限低电平噪声容限低电平噪声容限 V VNLNLV VOFFOFF-V VOLOL（maxmax）0.80.80.80.8V V-0.4-0.4-0.4-0.4V V0.40.40.40.4V V高电平噪声容限高电平噪声容限高电平噪声容限高电平噪声容限 V VNHNHV VOHOH（minmin）-V VONON2.42.42.42.4V V-2.0-2.0-2.0-2.0V V0.40.40.40.4V VTTL门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。同样，它的输入门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。同样，它的输入(shr)高低电平也有一个范围，即它的输入高低电平也有一个范围，即它的输入(shr)信号允许一定的容差，信号允许一定的容差，称为噪声容限。称为噪声容限。3 3 3 3抗干扰能力抗干扰能力抗干扰能力抗干扰能力第9页/共27页第九页，共27页。四、四、TTL与非门的带负载与非门的带负载(fzi)能力能力1 1 1 1输入输入输入输入(shr)(shr)(shr)(shr)低电平电流低电平电流低电平电流低电平电流IILIILIILIIL与输入与输入与输入与输入(shr)(shr)(shr)(shr)高电平电流高电平电流高电平电流高电平电流IIHIIHIIHIIH（1 1 1 1）输入）输入）输入）输入(shr)(shr)(shr)(shr)低电平电流低电平电流低电平电流低电平电流IILIILIILIIL是指当门电路的输入是指当门电路的输入是指当门电路的输入是指当门电路的输入(shr)(shr)(shr)(shr)端接低电平时，从门电路输入端接低电平时，从门电路输入端接低电平时，从门电路输入端接低电平时，从门电路输入(shr)(shr)(shr)(shr)端流出的电流。端流出的电流。端流出的电流。端流出的电流。可以可以可以可以(ky)(ky)(ky)(ky)算出：算出：算出：算出：产品规定产品规定IIL1.61.6mA。第10页/共27页第十页，共27页。（2 2 2 2）输入高电平电流）输入高电平电流）输入高电平电流）输入高电平电流(dinli)IIH(dinli)IIH(dinli)IIH(dinli)IIH是指当门电路的是指当门电路的是指当门电路的是指当门电路的输入端接高电平时，流入输入端的电流输入端接高电平时，流入输入端的电流输入端接高电平时，流入输入端的电流输入端接高电平时，流入输入端的电流(dinli)(dinli)(dinli)(dinli)。有两。有两。有两。有两种情况。种情况。种情况。种情况。寄生寄生寄生寄生(jshng)(jshng)(jshng)(jshng)三极管效应：如图三极管效应：如图三极管效应：如图三极管效应：如图（a a a a）所示。这时）所示。这时）所示。这时）所示。这时IIH=PIB1IIH=PIB1IIH=PIB1IIH=PIB1，PPPP为寄生为寄生为寄生为寄生(jshng)(jshng)(jshng)(jshng)三极管的电三极管的电三极管的电三极管的电流放大系数。流放大系数。流放大系数。流放大系数。由于由于由于由于pppp和和和和iiii的值都远小于的值都远小于的值都远小于的值都远小于1 1 1 1，所以所以所以所以IIHIIHIIHIIH的数值比较小，产品的数值比较小，产品的数值比较小，产品的数值比较小，产品(chnpn)(chnpn)(chnpn)(chnpn)规定：规定：规定：规定：IIHIIHIIHIIH40uA40uA40uA40uA。倒置的放大状态：如图（倒置的放大状态：如图（b）所示。）所示。这时这时IIH=iIB1B1，i为倒置放大的电为倒置放大的电流放大系数。流放大系数。第11页/共27页第十一页，共27页。（1 1）灌电流）灌电流）灌电流）灌电流(dinli)(dinli)负载负载负载负载2 2带负载带负载(fzi)(fzi)能力能力当驱动门输出低电平时，电流从负载门灌入驱动门。当驱动门输出低电平时，电流从负载门灌入驱动门。当负载门的个数增加，灌电流增大，会使当负载门的个数增加，灌电流增大，会使T3T3脱离饱和，输出低电平升高。因此，脱离饱和，输出低电平升高。因此，把允许灌入输出端的电流定义为输出低电平电流把允许灌入输出端的电流定义为输出低电平电流IOLIOL，产品规定，产品规定(gudng)IOL=16mA(gudng)IOL=16mA。由此可得出。由此可得出:N N N NOLOLOLOL称为输出低电平时的扇出系数。称为输出低电平时的扇出系数。称为输出低电平时的扇出系数。称为输出低电平时的扇出系数。第12页/共27页第十二页，共27页。（2 2）拉电流）拉电流）拉电流）拉电流(dinli)(dinli)负载。负载。负载。负载。NOH称为输出称为输出(shch)高电平时的扇出系数。高电平时的扇出系数。产品产品(chnpn)(chnpn)规定规定IOH=0.4mAIOH=0.4mA。由此可得出：。由此可得出：当当驱驱动动门门输输出出高高电电平平时时，电电流流从从驱驱动动门门拉拉出出,流流至至负负载载门门的输入端。的输入端。拉拉电电流流增增大大时时，RC4C4上上的的压压降降增增大大，会会使使输输出出高高电电平平降降低低。因因此此，把把允允许许拉拉出出输输出出端端的的电电流流定定义义为为输输出出高高电电平平电电流流I IOHOH。一一一一般般般般NNOLOLNNOHOH，常常常常取取取取两两两两者者者者中中中中的的的的较较较较小小小小值值值值作作作作为为为为门门门门电电电电路路路路的的的的扇扇扇扇出系数，用出系数，用出系数，用出系数，用NNOO表示。表示。表示。表示。第13页/共27页第十三页，共27页。五、五、TTL与非门举例与非门举例(j l)740074007400是一种典型的是一种典型的TTLTTL与非门器件与非门器件(qjin)(qjin)，内部含有，内部含有4 4个个2 2输入端与非门，共有输入端与非门，共有1414个引脚。引脚排列图如图所示。个引脚。引脚排列图如图所示。第14页/共27页第十四页，共27页。六、六、TTL TTL门电路的其他门电路的其他(qt)(qt)类型类型1 1非门非门第15页/共27页第十五页，共27页。2 2或非门或非门或非门或非门 第16页/共27页第十六页，共27页。3 3与或非门与或非门与或非门与或非门第17页/共27页第十七页，共27页。在工程实践中，有时需要将几个门的输出在工程实践中，有时需要将几个门的输出在工程实践中，有时需要将几个门的输出在工程实践中，有时需要将几个门的输出(shch)(shch)端并联使用，以实现与逻辑，称端并联使用，以实现与逻辑，称端并联使用，以实现与逻辑，称端并联使用，以实现与逻辑，称为线与。普通的为线与。普通的为线与。普通的为线与。普通的TTLTTL门电路不能进行线与。门电路不能进行线与。门电路不能进行线与。门电路不能进行线与。为此，专门生产了一种可以进行线与的门电路为此，专门生产了一种可以进行线与的门电路为此，专门生产了一种可以进行线与的门电路为此，专门生产了一种可以进行线与的门电路集电极开路门。集电极开路门。集电极开路门。集电极开路门。4集电极开路集电极开路(kil)门（门（OC门）门）第18页/共27页第十八页，共27页。（1 1）实现）实现(shxin)(shxin)线与。线与。电路如右图所示，逻辑关系为电路如右图所示，逻辑关系为:OC门主要门主要(zhyo)有以下几方面的应用：有以下几方面的应用：（2 2）实现）实现(shxin)(shxin)电平转换。电平转换。如图示，可使输出高电平变为如图示，可使输出高电平变为10V10V。（3 3）用做驱动器。）用做驱动器。如图是用来驱动发光二极管的电路。如图是用来驱动发光二极管的电路。第19页/共27页第十九页，共27页。（1 1）当输出）当输出）当输出）当输出(shch)(shch)高电平时，高电平时，高电平时，高电平时，RP RP不能太大。不能太大。不能太大。不能太大。RPRP为最大值时要保证输出为最大值时要保证输出为最大值时要保证输出为最大值时要保证输出(shch)(shch)电压为电压为电压为电压为VOHVOH（minmin），由），由），由），由OC门进行线与时，外接上拉电阻门进行线与时，外接上拉电阻(dinz)RP的选择：的选择：得：得：第20页/共27页第二十页，共27页。得：得：得：得：（2）当输出低电平时，）当输出低电平时，RP不能太小。不能太小。RP为最小值时要保证为最小值时要保证(bozhng)输出电压为输出电压为VOL（max），），由由所以所以(suy)(suy)：RPRP（minmin）RPRPRPRP（maxmax）第21页/共27页第二十一页，共27页。（1 1 1 1）三态输出门的结构及工作原理。）三态输出门的结构及工作原理。）三态输出门的结构及工作原理。）三态输出门的结构及工作原理。当当当当EN=0EN=0EN=0EN=0时时时时，G G G G输输输输出出出出为为为为1 1 1 1，D1D1D1D1截截截截止止止止，相相相相当当当当于于于于一一一一个个个个正正正正常常常常的的的的二二二二输输输输入入入入端端端端与与与与非非非非门门门门，称称称称为为为为正正正正常常常常工工工工作作作作状态。状态。状态。状态。当当当当EN=1EN=1EN=1EN=1时时时时，G G G G输输输输出出出出为为为为0 0 0 0，T4T4T4T4、T3T3T3T3都都都都截截截截止止止止。这这这这时时时时从从从从输输输输出出出出端端端端L L L L看看看看进进进进去去去去，呈呈呈呈现现现现(chngxin)(chngxin)(chngxin)(chngxin)高高高高阻，称为高阻态，或禁止态。阻，称为高阻态，或禁止态。阻，称为高阻态，或禁止态。阻，称为高阻态，或禁止态。5 5三态输出三态输出(shch)(shch)门门第22页/共27页第二十二页，共27页。三态门在计算机总线结构中有着广泛的应用。三态门在计算机总线结构中有着广泛的应用。三态门在计算机总线结构中有着广泛的应用。三态门在计算机总线结构中有着广泛的应用。（a a a a）组成单向总线，）组成单向总线，）组成单向总线，）组成单向总线，实现实现实现实现(shxin)(shxin)(shxin)(shxin)信号的分时单向传送信号的分时单向传送信号的分时单向传送信号的分时单向传送.（b b）组成）组成(z chn)(z chn)双向总线，双向总线，实现信号的分时双向传送。实现信号的分时双向传送。（2 2）三态门的应用）三态门的应用(yngyng)(yngyng)第23页/共27页第二十三页，共27页。5 5 5 574LS74LS74LS74LS系列系列系列系列为低功耗肖特基系列。为低功耗肖特基系列。为低功耗肖特基系列。为低功耗肖特基系列。6 6 6 674AS74AS74AS74AS系系系系列列列列为为为为先先先先进进进进(xinjn)(xinjn)(xinjn)(xinjn)肖肖肖肖特特特特基基基基系列，系列，系列，系列，它是它是它是它是74S74S74S74S系列的后继产品。系列的后继产品。系列的后继产品。系列的后继产品。7 7 7 774ALS74ALS74ALS74ALS系列系列系列系列为先进为先进为先进为先进(xinjn)(xinjn)(xinjn)(xinjn)低低低低功耗肖特基系列，功耗肖特基系列，功耗肖特基系列，功耗肖特基系列，是是是是74LS74LS74LS74LS系列的后继产品。系列的后继产品。系列的后继产品。系列的后继产品。七、七、TTL集成逻辑集成逻辑(lu j)门电路系列简介门电路系列简介174系列系列为为TTL集成电路的早期产品，属中速集成电路的早期产品，属中速TTL器件。器件。274L系列系列为低功耗为低功耗TTL系列，又称系列，又称LTTL系列。系列。374H系列系列为高速为高速TTL系列。系列。474S系列系列为肖特基为肖特基TTL系列，进一步提高了速度。如图示。系列，进一步提高了速度。如图示。第24页/共27页第二十四页，共27页。（2 2 2 2）对对对对于于于于或或或或非非非非门门门门及及及及或或或或门门门门，多多多多余余余余输输输输入入入入(shr)(shr)(shr)(shr)端端端端应应应应接接接接低低低低电电电电平平平平，比比比比如如如如直直直直接接接接接接接接地地地地；也也也也可可可可以以以以与与与与有有有有用用用用的的的的输输输输入入入入(shr)(shr)(shr)(shr)端并联使用。端并联使用。端并联使用。端并联使用。三、多余三、多余(duy)(duy)输入端的处理输入端的处理（1 1）对于与非门及与门，多余输入端应接）对于与非门及与门，多余输入端应接高电平，比如直接接电源正端，或通高电平，比如直接接电源正端，或通过一个上拉电阻（过一个上拉电阻（1 13kW3kW）接电源正）接电源正端；在前级驱动端；在前级驱动(q dn)(q dn)能力允许时，能力允许时，也可以与有用的输入端并联使用。也可以与有用的输入端并联使用。第25页/共27页第二十五页，共27页。3 3 3 3一端消去一端消去一端消去一端消去(xio q)(xio q)(xio q)(xio q)或加上小圆圈，同时将相应变量取反，其逻辑关系不变。或加上小圆圈，同时将相应变量取反，其逻辑关系不变。或加上小圆圈，同时将相应变量取反，其逻辑关系不变。或加上小圆圈，同时将相应变量取反，其逻辑关系不变。2 2任任一一条条线线一一端端(ydun)(ydun)上上的的小小圆圆圈圈移移到到另另一一端端(ydun)(ydun)，其其逻逻辑辑关关系系不不变。变。2.5 2.5 混合混合(hnh)(hnh)逻辑中逻辑符号的变换逻辑中逻辑符号的变换1 1逻辑图中任一条线的两端同时加上或消去小圆圈，其逻辑关系不变。逻辑图中任一条线的两端同时加上或消去小圆圈，其逻辑关系不变。第26页/共27页第二十六页，共27页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第27页/共27页第二十七页，共27页。