ttl反相器工作原理ppt課件

2.3.1TTL反相器的工作原理,2.3.2TTL反相器的電壓傳輸特性及參數(shù),2.3TTL反相器,2.3.4TTL反相器的其它參數(shù),2.3.3TTL反相器的輸入特性和輸出特性,返回,結(jié)束放映,1,復(fù)習(xí),什么是高電平？什么是低電平？什么是狀態(tài)賦值？什么是正邏輯？什么是負(fù)邏輯？二極管與門、或門有何優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？,2,2.3TTL反相器,TTL集成邏輯門電路的輸入和輸出結(jié)構(gòu)均采用半導(dǎo)體三極管，所以稱晶體管晶體管邏輯門電路，簡(jiǎn)稱TTL電路。,TTL電路的基本環(huán)節(jié)是反相器。簡(jiǎn)單了解TTL反相器的電路及工作原理，重點(diǎn)掌握其特性曲線和主要參數(shù)（應(yīng)用所需知識(shí)）。,3,2.3.1TTL反相器的工作原理,1.電路組成,返回,圖2-9TTL反相器的基本電路,4,(1)輸入級(jí),當(dāng)輸入低電平時(shí)，uI=0.3V，發(fā)射結(jié)正向?qū)?，uB1=1.0V當(dāng)輸入高電平時(shí)，uI=3.6V，發(fā)射結(jié)受后級(jí)電路的影響將反向截止。uB1由后級(jí)電路決定。,5,(2)中間級(jí),反相器VT2實(shí)現(xiàn)非邏輯,6,(3)輸出級(jí)（推拉式輸出）,VT3為射極跟隨器,7,2.工作原理,（1）當(dāng)輸入高電平時(shí)，uI=3.6V，VT1處于倒置工作狀態(tài)，集電結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)反偏，uB1=0.7V3=2.1V，VT2和VT4飽和，輸出為低電平uO=0.3V。,2.1V,0.3V,3.6V,8,（2）當(dāng)輸入低電平時(shí)，uI=0.3V，VT1發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，uB1=0.3V+0.7V=1V，VT2和VT4均截止，VT3和VD導(dǎo)通。輸出高電平uO=VCC-UBE3-UD5V-0.7V-0.7V=3.6V,1V,3.6V,0.3V,9,(3)采用推拉式輸出級(jí)利于提高開關(guān)速度和負(fù)載能力,VT3組成射極輸出器，優(yōu)點(diǎn)是既能提高開關(guān)速度，又能提高負(fù)載能力。當(dāng)輸入高電平時(shí)，VT4飽和，uB3=uC2=0.3V+0.7V=1V，VT3和VD截止，VT4的集電極電流可以全部用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載。當(dāng)輸入低電平時(shí)，VT4截止，VT3導(dǎo)通(為射極輸出器)，其輸出電阻很小，帶負(fù)載能力很強(qiáng)?？梢姡瑹o(wú)論輸入如何，VT3和VT4總是一管導(dǎo)通而另一管截止。這種推拉式工作方式，帶負(fù)載能力很強(qiáng)。,10,2.3.2TTL反相器的電壓傳輸特性及參數(shù),電壓傳輸特性：輸出電壓uO與輸入電壓uI的關(guān)系曲線。,圖2-10TTL反相器電路的電壓傳輸特性,1.曲線分析,VT4截止，稱關(guān)門,VT4飽和，稱開門,返回,11,2.結(jié)合電壓傳輸特性介紹幾個(gè)參數(shù),12,(3)開門電平UON一般要求UON1.8V(4)關(guān)門電平UOFF一般要求UOFF0.8V,在保證輸出為額定低電平的條件下，允許的最小輸入高電平的數(shù)值，稱為開門電平UON。,在保證輸出為額定高電平的條件下，允許的最大輸入低電平的數(shù)值，稱為關(guān)門電平UOFF。,13,(5)閾值電壓UTH電壓傳輸特性曲線轉(zhuǎn)折區(qū)中點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的uI值稱為閾值電壓UTH（又稱門檻電平）。通常UTH1.4V。,(6)噪聲容限（UNL和UNH）噪聲容限也稱抗干擾能力，它反映門電路在多大的干擾電壓下仍能正常工作。UNL和UNH越大，電路的抗干擾能力越強(qiáng)。,14,15,低電平噪聲容限（低電平正向干擾范圍）UNL=UOFF-UILUIL為電路輸入低電平的典型值（0.3V）若UOFF=0.8V，則有UNL=0.8-0.3=0.5(V),高電平噪聲容限（高電平負(fù)向干擾范圍）UNH=UIH-UONUIH為電路輸入高電平的典型值（3V）若UON=1.8V，則有UNH=3-1.8=1.2(V),16,2.3.3TTL反相器的輸入特性和輸出特性,1.輸入伏安特性,輸入電壓和輸入電流之間的關(guān)系曲線。,圖2-11TTL反相器的輸入伏安特性（a）測(cè)試電路（b）輸入伏安特性曲線,返回,17,兩個(gè)重要參數(shù)：,(1)輸入短路電流IIS當(dāng)uI=0V時(shí)，iI從輸入端流出。iI=(VCCUBE1)/R1=(50.7)/41.1mA,(2)高電平輸入電流IIH當(dāng)輸入為高電平時(shí)，VT1的發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)正偏，處于倒置工作狀態(tài)，倒置工作的三極管電流放大系數(shù)反很小(約在0.01以下)，所以iI=IIH=反iB2IIH很小，約為10A左右。,18,圖2-12輸入負(fù)載特性曲線（a）測(cè)試電路（b）輸入負(fù)載特性曲線,TTL反相器的輸入端對(duì)地接上電阻RI時(shí)，uI隨RI的變化而變化的關(guān)系曲線。,2.輸入負(fù)載特性,19,在一定范圍內(nèi)，uI隨RI的增大而升高。但當(dāng)輸入電壓uI達(dá)到1.4V以后，uB1=2.1V，RI增大，由于uB1不變，故uI=1.4V也不變。這時(shí)VT2和VT4飽和導(dǎo)通，輸出為低電平。,20,RI不大不小時(shí)，工作在線性區(qū)或轉(zhuǎn)折區(qū)。,RI較小時(shí)，關(guān)門，輸出高電平；,RI較大時(shí)，開門，輸出低電平；,ROFF,RON,RI懸空時(shí)？,21,(1)關(guān)門電阻ROFF在保證門電路輸出為額定高電平的條件下，所允許RI的最大值稱為關(guān)門電阻。典型的TTL門電路ROFF0.7k。,(2)開門電阻RON在保證門電路輸出為額定低電平的條件下，所允許RI的最小值稱為開門電阻。典型的TTL門電路RON2k。數(shù)字電路中要求輸入負(fù)載電阻RIRON或RIROFF，否則輸入信號(hào)將不在高低電平范圍內(nèi)。振蕩電路則令ROFFRIRON使電路處于轉(zhuǎn)折區(qū)。,22,3.輸出特性,指輸出電壓與輸出電流之間的關(guān)系曲線。,(1)輸出高電平時(shí)的輸出特性,負(fù)載電流iL不可過(guò)大，否則輸出高電平會(huì)降低。,圖2-13輸出高電平時(shí)的輸出特性（a）電路（b）特性曲線,拉電流負(fù)載,23,圖2-14輸出低電平時(shí)的輸出特性（a）電路（b）特性曲線,(2)輸出低電平時(shí)的輸出特性,負(fù)載電流iL不可過(guò)大，否則輸出低電平會(huì)升高。,一般灌電流在20mA以下時(shí)，電路可以正常工作。典型TTL門電路的灌電流負(fù)載為12.8mA。,灌電流負(fù)載,24,2.3.4TTL反相器的其它參數(shù),1.平均傳輸延遲時(shí)間tp