数字电子技术 --第02章 门电路 TTL逻辑门电路.ppt

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1、2.3 2.3 TTL逻辑门电路逻辑门电路一、TTL与非门的基本结构及工作原理与非门的基本结构及工作原理1TTL与非门的基本结构与非门的基本结构TTL与非门的基本结构与非门的基本结构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3.63.6V时。时。T2 2、T3 3饱和导通，饱和导通，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。由于由于T2 2饱和导通，饱和导通，VC2C2=1=1V。T4 4和二极管和二极管D都截止。都截止。由于由于T3 3饱和导通，输出电压为：饱和导通，输出电压为：VO O=VCES3CES30.30.3V该发射结导

2、通，该发射结导通，VB1 1=1=1V。T2 2、T3 3都截止。都截止。（2 2）输入有低电平）输入有低电平0.30.3V 时。时。输入有低电平时，输入有低电平时，输出为高电平输出为高电平。忽略流过忽略流过RC2 2的电流，的电流，VB4B4VCCCC=5=5V 。由于由于T4 4和和D导通，所以：导通，所以：VO OVC CC C-VBE4BE4-VD D =5-0.7-0.7=3.6=5-0.7-0.7=3.6（V）综综合合上上述述两两种种情情况况，该该电电路路满满足足与与非非的的逻辑功能，即：逻辑功能，即：2 2TTL与非门传输延迟时间与非门传输延迟时间tpd导导通通延延迟迟时时间间t

3、PHL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沿沿的中点所经历的时间。的中点所经历的时间。一般一般TTL与非门传输延迟时间与非门传输延迟时间tpd的值为几纳秒十几个纳秒的值为几纳秒十几个纳秒。截止延迟时间截止延迟时间tPLH从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的中点所经历的时间。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tpd：二、二、TTL与非门的电压传输特性及抗干扰能力与非门的电压传输特性及抗干扰能力1电压传输特性曲线：电压传输特性曲线：Vo=f（Vi）ABCDE（1 1）输输出出高高电电平平电电压压

4、V VOHOH在在正正逻逻辑辑体体制制中中代代表表逻逻辑辑“1 1”的的输输出出电电压压。VOH的的理理论论值值为为3.63.6V，产产品品规规定输出高电压的最小值定输出高电压的最小值VOH（min）=2.4=2.4V。（2 2）输输出出低低电电平平电电压压V VOLOL在在正正逻逻辑辑体体制制中中代代表表逻逻辑辑“0 0”的的输输出出电电压压。VOL的的理理论论值值为为0.30.3V，产产品品规规定输出低电压的最大值定输出低电压的最大值VOL（max）=0.4=0.4V。（3 3）关关门门电电平平电电压压V VOFFOFF是是指指输输入入低低电电压压的的最最大大值值。在在产产品品手手册册中中

5、常常称称为为输输入入低低电电平平电电压压，用用VIL（max）表示。产品规定表示。产品规定VIL（max）=0.8=0.8V。2几个重要参数几个重要参数（4 4）开开门门电电平平电电压压V VONON是是指指输输入入高高电电压压的的最最小小值值。在在产产品品手手册册中中常常称称为为输输入入高高电电平平电电压压，用用VIH（min）表表示示。产产品品规规定定VIH（min）=2=2V。（5 5）阈阈值值电电压压V Vthth电电压压传传输输特特性性的的过过渡渡区区所所对对应应的的输输入入电电压压，即即决决定定电电路路截截止止和和导导通通的的分分界界线线，也也是是决决定定输输出出高高、低低电压的分

6、界线。电压的分界线。即即ViVth，与非门关门，输出高电平；与非门关门，输出高电平；ViVth，与非门开门，输出低电平。与非门开门，输出低电平。Vth又常被形象化地称为又常被形象化地称为门槛电压门槛电压。Vth的值为的值为1.31.3V1.1.V。低电平噪声容限低电平噪声容限 VNLVOFF-VOL（max）0.80.8V-0.4-0.4V0.40.4V高电平噪声容限高电平噪声容限 VNHVOH（min）-VON2.42.4V-2.0-2.0V0.40.4VTTL门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。3 3抗干扰能力抗干扰能力同样，它的输入

7、高低电平也有一个范围，即它的输入信号允许一定的同样，它的输入高低电平也有一个范围，即它的输入信号允许一定的容差，称为容差，称为噪声容限噪声容限。三、三、TTL与非门的带负载能力与非门的带负载能力1 1输入低电平电流输入低电平电流IIL与输入高电平电流与输入高电平电流IIH (p116)p116)（1 1）输入低电平电流输入低电平电流I IILIL是指当门电路的输入端接低电平时，从门是指当门电路的输入端接低电平时，从门电路输入端流出的电流。电路输入端流出的电流。可以算出：可以算出：产品规定产品规定IIL1.61.6mA。（2 2）输入高电平电流输入高电平电流I IIHIH是指当门电路的输入端接高

8、电是指当门电路的输入端接高电平时，流入输入端的电流。平时，流入输入端的电流。由于由于i的值都远小于的值都远小于1 1，所以所以IIH的数值比较小，产品规定：的数值比较小，产品规定：IIH4040uA。输入伏安特性曲线（见输入伏安特性曲线（见P116P116）倒置的放大状态：倒置的放大状态：IIH=iIB1B1，i为倒置放大的电流放大系数。为倒置放大的电流放大系数。（1 1）灌电流负载）灌电流负载当驱动门输出当驱动门输出低电平时，电流从负载门灌入驱动门。低电平时，电流从负载门灌入驱动门。2 2带负载能力带负载能力 (p116)(p116)当负载门的个数增加，当负载门的个数增加，灌电流增大，会使灌

9、电流增大，会使T3 3脱脱离饱和，输出低电平升离饱和，输出低电平升高。因此，把允许灌入高。因此，把允许灌入输出端的电流定义为输出端的电流定义为输输出低电平电流出低电平电流I IOLOL，产品产品规定规定IOL=16=16mA。由此可由此可得出得出:N NOLOL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。（2 2）拉电流负载）拉电流负载当驱动门当驱动门输出高电平时，电流从驱动门拉输出高电平时，电流从驱动门拉出出,流至负载门的输入端。流至负载门的输入端。NOH称为称为输出高电平时的扇出系数输出高电平时的扇出系数。产品规定产品规定:IOH=0.4=0.4mA。由此可得出：由此可得出：拉

10、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。一一般般NOLNOH，常常取取两两者者中中的的较较小小值值作作为为门门电电路路的的扇出系数，用扇出系数，用NO表示。表示。（输入负载特性（输入负载特性P115P115）四、四、TTL与非门举例与非门举例7400740074007400是是一一种种典典型型的的TTL与与非非门门器器件件，内内部部含含有有4 4个个2 2输输入入端端与非门，共有与非门，共有1414个引脚。引脚排列图如图所示。个

11、引脚。引脚排列图如图所示。五、五、TTL门电路的其他类型门电路的其他类型1 1非门非门2或非门或非门3与或非门与或非门 在工程实践中，有时需要将几个门的输出端并联使用，以实现与逻在工程实践中，有时需要将几个门的输出端并联使用，以实现与逻辑，称为辑，称为线与线与。普通的普通的TTL门电路不能进行线与门电路不能进行线与。为此，为此，专门生产了一种可以进行线与的门电路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。4集电极开路门（集电极开路门（OC门）门）（1 1）实现线与。）实现线与。逻辑关系为逻辑关系为:OC门主要有以下几方面的应用：门主要有以下几方面的应用：（2 2）实现电平转换

12、）实现电平转换。如图示如图示，可使输出高电平变为可使输出高电平变为1010V。（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。（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。当当EN=0=0时时，G输输出出为为1 1，D1 1截截止止，相相当当于于一一个个正正常常的的二二输输入入端端与与非非门门，称为正常工作状态。称为正常工作状态。当当EN=1时时，G输输出出为为0，T4、T3都都截截止止。这这时时从从输输出出端端L看看进进去去，呈呈现现高高阻，称为高阻态，或禁止态。阻，称为高阻态，或禁止态。5 5三态门三态门去去掉掉非非门

13、门G G，则则EN=1时时，为为工工作状态，作状态，EN=0时，为高阻态。时，为高阻态。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）组成单向总线组成单向总线实现信号的分时单向传送。实现信号的分时单向传送。（b）组成双向总线，组成双向总线，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）三态门的应用六、六、TTL集成逻辑门电路系列简介集成逻辑门电路系列简介1 17474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。2 27474L系列系列为低功耗为低功耗TTL系列，又称系列，又称LTTL系

14、列。系列。3 37474H系列系列为高速为高速TTL系列。系列。4 47474S系列系列为肖特基为肖特基TTL系列，进一步提高了速度。系列，进一步提高了速度。7474S系列的几点改进：系列的几点改进：（1 1）采用了抗饱和三极管采用了抗饱和三极管5 57474LS系系列列为为低低功功耗耗肖肖特基系列。特基系列。6 67474AS系系列列为为先先进进肖肖特特基系列，基系列，7 77474ALS系列系列为先进低为先进低功耗肖特基系列。功耗肖特基系列。（2 2）将）将Re2Re2用用“有源泄放电路代替有源泄放电路代替”。（3 3）输出级采用了达林顿结构。）输出级采用了达林顿结构。（4 4）输入端加了三个保护二极管。）输入端加了三个保护二极管。7474S系列的几点改进：系列的几点改进：（1 1）采用了抗饱和三极管采用了抗饱和三极管