TTL与非门

nullnull2.4.1　TTL与非门 2.4.2 集成门电路电气特性及主要参数 2.4 TTL门电路2.4.4 其他类型的TTL集成门电路 2.4.3　抗饱和TTL与非门 结束 放映null复习什么是高电平？什么是低电平？ 什么是状态赋值？ 什么是正逻辑？什么是负逻辑？ 二极管与门、或门有何优点和缺点？null2.3 TTL反相器　　TTL集成逻辑门电路的输入和输出结构均采用半导体三极管，所以称晶体管—晶体管逻辑门电路，简称TTL电路。　　TTL电路的基本环节是反相器。 　　简单了解TTL反相器的电路及工作原理，重点掌握其特性曲线和主要参数（应用所需知识）。2.4.1 TTL与非门2.4.1 TTL与非门　　每一个发射极能各自独立形成正向偏置的发射结，并可使三极管进入放大或饱和区。 多发射极三极管 1．TTL与非门的电路结构及工作原理 null　三输入TTL与非门电路 (a)电路 (b) 逻辑符号2.1Vnull(1) 输入级　　当输入低电平时， uI=0.3V，发射结正向导通， uB1=1.0V 　　当输入高电平时， uI=3.6V，发射结受后级电路的影响将反向截止。 uB1由后级电路决定。null(2) 中间级反相器VT2 实现非逻辑null(3) 输出级（推拉式输出）VT3为射极跟随器null2. 工作原理（1）当输入高电平时， uI=3.6V， VT1处于倒置工作状态， 集电结正偏，发射结反偏， uB1=0.7V×3=2.1V， VT2和VT4饱和， 输出为低电平uO=0.3V。2.1V0.3V3.6Vnull（2） 当输入低电平时， uI=0.3V， VT1发射结导通，uB1=0.3V+0.7V=1V， VT2和VT4均截止， VT3和VD导通。 输出高电平 uO =VCC -UBE3-UD ≈5V-0.7V-0.7V=3.6V1V3.6V0.3Vnull (3) 采用推拉式输出级利于提高开关速度和负载能力 VT3组成射极输出器，优点是既能提高开关速度，又能提高负载能力。 当输入高电平时，VT4饱和，uB3=uC2=0.3V+0.7V=1V，VT3和VD截止，VT4的集电极电流可以全部用来驱动负载。 当输入低电平时，VT4截止，VT3导通(为射极输出器)，其输出电阻很小，带负载能力很强。 可见，无论输入如何，VT3和VT4总是一管导通而另一管截止。 这种推拉式工作方式，带负载能力很强。 2.4.2 集成门电路电气特性及主要参数 2.4.2 集成门电路电气特性及主要参数 　　电压传输特性：输出电压uO与输入电压uI的关系曲线。1. 曲线 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 null2. 输入输出电平 null(3) 开门电平UON 一般要求UON≤1.8V (4) 关门电平UOFF 一般要求UOFF≥0.8V 在保证输出为额定低电平的条件下，允许的最小输入高电平的数值，称为开门电平UON。　　在保证输出为额定高电平的条件下，允许的最大输入低电平的数值，称为关门电平UOFF。null　　(5) 阈值电压UTH 电压传输特性曲线转折区中点所对应的uI值称为阈值电压UTH（又称门槛电平）。通常UTH≈1.4V。 　　　(6) 噪声容限（ UNL和UNH ） 噪声容限也称抗干扰能力，它反映门电路在多大的干扰电压下仍能正常工作。 UNL和UNH越大，电路的抗干扰能力越强。nullnull① 低电平噪声容限（低电平正向干扰范围） UNL=UOFF-UIL UIL为电路输入低电平的典型值（0.3V） 若UOFF=0.8V，则有 UNL=0.8-0.3=0.5 (V) ② 高电平噪声容限（高电平负向干扰范围） 　　　　　　UNH = UIH - UON 　 UIH为电路输入高电平的典型值（3V） 若UON=1.8V，则有 UNH = 3-1.8 =1.2 (V)null3. 输入负载特性 输入电压VI随输入端对地外接电阻RI变化的曲线，称为输入负载特性曲线。如图2.4.6所示。 null　　在一定范围内，uI随RI的增大而升高。但当输入电压uI达到1.4V以后，uB1 = 2.1V，RI增大，由于uB1不变，故uI = 1.4V也不变。这时VT2和VT4饱和导通，输出为低电平。nullRI 不大不小时，工作在线性区或转折区。RI 较小时，关门，输出高电平；RI 较大时，开门，输出低电平；ROFFRONRI→ ∞悬空时？null　　(1) 关门电阻ROFF —— 在保证门电路输出为额定高电平的条件下，所允许RI 的最大值称为关门电阻。典型的TTL门电路ROFF≈ 0.7kΩ。 　　　　(2) 开门电阻RON—— 在保证门电路输出为额定低电平的条件下，所允许RI 的最小值称为开门电阻。典型的TTL门电路RON≈ 2kΩ。 　　数字电路中要求输入负载电阻RI ≥ RON或RI ≤ ROFF ，否则输入信号将不在高低电平范围内。 　　振荡电路则令 ROFF ≤ RI ≤ RON使电路处于转折区。null 综上所述，改变电阻RI时，可改变门电路的输出状态。维持输出高电平的RI最大值称为关门电阻，用ROFF 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示，其值约为700Ω。只要RI＜ROFF，与非门便处于关闭状态。同样，维持输出低电平的RI的最小值称为开门电阻，用RON表示，其值约为2.1KΩ。只要RI＞RON，与非门便处于开通状态。 null4. 输出负载特性 指输出电压与输出电流之间的关系曲线。　　(1) 输出高电平时的输出特性负载电流iL不可过大，否则输出高电平会降低。 输出高电平时的输出特性 （a）电路 （b）特性曲线拉电流负载null　输出低电平时的输出特性 （a）电路 （b）特性曲线(2) 输出低电平时的输出特性负载电流iL不可过大，否则输出低电平会升高。　　一般灌电流在20 mA以下时，电路可以正常工作。典型TTL门电路的灌电流负载为12.8 mA。 灌电流负载null5. 平均传输延迟时间tpd 　平均传输延迟时间tpd表征了门电路的开关速度。 tpd = （tpLH +tpHL）/2 TTL与非门的传输延迟时间 null6. 功耗 7. 延时－功耗积 功耗是门电路重要参数之一。 功耗有静态功耗和动态功耗之分。 理想的数字电路或系统，希望它既有高速度，同时功耗又低。在实际中，要实现这种理想情况是较难的。一种综合性的指标叫做延时—功耗积，它等于传输延迟时间和门电路功耗的乘积。一个逻辑器件的延时—功耗积越小，表明它的特性愈接近于理想情况。 null2． TTL门电路主要参数的典型数据74系列TTL门电路主要参数的典型数据null作业 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 2-22.4.3 抗饱和TTL与非门 2.4.3 抗饱和TTL与非门 为了提高开关速度，图2.4.10所示电路与图2.4.1电路相比有两处作了明显改进，引入了抗饱和的肖特基三极管，增加了有源泄放回路。 肖特基三极管的引入主要是为了提高电路的开关速度。肖特基三极管属于一种抗饱和的三极管，是在普通三极管的基极和集电极之间并上一个肖特基二极管SBD，其结构如图2.4.11所示。nullnullSBD有下述特点： 1.开启电压低，约为0.3～0.4V。 2.它几乎没有电荷存储效应，不会引起附加延迟时间。这是因为导电的多子 — 电子由N型半导体注入到金属直接成为漂移电流后形成正向电流，因此没有少子产生的存储电荷。 3.易于制造。制造工艺和TTL电路的常规工艺相容。 null 将SBD接入普通三极管的基极和集电极之间，可有效地抑制三极管进入深饱和状态。由图2.4.11可知，随基极偏置电流IB增加，T管将从放大状态进入饱和状态。集电极电位VC随IB上升而下降。当三极管CE之间的电压VCE降至0.3V时，VBC接近0.4V，SBD趋于导通，IB继续增加的部分将被SBD旁路，三极管T的饱和深度不会再增加，确保三极管工作在浅饱和工作状态。这样当三极管关断时从饱和转为截止的时间缩短了，从而使集成电路的开关速度得到提高。 null提高电路开关速度的措施之二是增加了有源泄放电路。有源泄放回路由T6管和R6、R7组成，其主要作用如下： 当输入由低电平全部变成高电平时，与非门处于开态。这时T6基极通过R6接到T2发射极，而T5基极直接接到T2发射极。所以在跳变瞬间IE2绝大部分流入T5基极，使T5比T6优先导通，且使T5迅速饱和，从而缩短了开通时间ton。T5饱和后，IE2被T6分流，使T5基极电流减小，从而减轻了饱和程度，使T5处于浅饱和状态，为缩短存储时间ts创造了条件。 当输入由高电平变成低电平时，T2截止，T5、T6随之截止。但在T5存储电荷泄放前，T6仍导通，T6为T5存储电荷提供一条低阻泄放回路，从而使T5截止加速，缩短了ts及toff。 由以上分析可知，有源泄放回路加速了T5的导通和关断，从而提高了整个电路的开关速度。 2.4.4 其他类型的TTL集成门电路2.4.4 其他类型的TTL集成门电路为何要采用集电极开路门呢？　　推拉式输出电路结构存在局限性。 　　首先，输出端不能并联使用。若两个门的输出一高一低，当两个门的输出端并联以后，必然有很大的电流同时流过这两个门的输出级，而且电流的数值远远超过正常的工作电流，可能使门电路损坏。而且，输出端也呈现不高不低的电平，不能实现应有的逻辑功能。 1. 集电极开路门（OC门） null 　推拉式输出级并联的情况不高不低的电平：1/0?null 其次，在采用推拉式输出级的门电路中，电源一经确定（通常规定为5V），输出的高电平也就固定了（不可能高于电源电压5V），因而无法满足对不同输出高电平的需要。 集电极开路门（简称OC门）就是为克服以上局限性而设计的一种TTL门电路。 null (1)电路结构：输出级是集电极开路的。 1．集电极开路门的电路结构 (2)逻辑符号：用“◇”表示集电极开路。 集电极开路的TTL与非门 （a）电路 （b）逻辑符号集电极开路null　　(3)工作原理：　　当VT3饱和，输出低电平UOL＝0.3V； 　　当VT3截止，由外接电源E通过外接上拉电阻提供高电平UOH＝E。 　　因此， OC门电路必须外接电源和负载电阻，才能提供高电平输出信号。null　　(1) OC门的输出端并联，实现线与功能。 RL为外接负载电阻。 OC门的输出端并联实现线与功能 2. OC门的应用举例null 　用OC门实现电平转换的电路 （2）用OC门实现电平转换2. 三态输出门电路（TS门）2. 三态输出门电路（TS门）　　三态门电路的输出有三种可能出现的状态：高电平、低电平、高阻。何为高阻状态？　　悬空、悬浮状态，又称为禁止状态。 　　测电阻为∞，故称为高阻状态。 　　测电压为0V，但不是接地。 　　因为悬空，所以测其电流为0A。null(1)电路结构：增加了控制输入端（Enable）。 1．三态门的电路结构(2)工作原理：null10导通1.0V1.0V截止截止悬空null(2)逻辑符号用“▽”表示输出为三态。null2．三态门的主要应用－实现总线传输　　要求各门的控制端EN轮流为高电平，且在任何时刻只有一个门的控制端为高电平。 用三态门实现总线传输 　　如有8个门，则8个EN端的波形应依次为高电平，如下页所示。nullnull作业题1、2-5 2、2-7