《L非門電路》ppt課件

1、TTL集成邏輯門電路的輸入和輸出構(gòu)造均采用集成邏輯門電路的輸入和輸出構(gòu)造均采用半導(dǎo)體三極管，所以稱晶體管半導(dǎo)體三極管，所以稱晶體管晶體管邏輯門電路，晶體管邏輯門電路，簡稱簡稱TTL電路。電路。TTL電路的根本環(huán)節(jié)是反相器。因此要求了解電路的根本環(huán)節(jié)是反相器。因此要求了解TTL反相器的電路組成，了解其任務(wù)原理，重點(diǎn)了解反相器的電路組成，了解其任務(wù)原理，重點(diǎn)了解TTL反相器的特性曲線和主要參數(shù)運(yùn)用所需知識。反相器的特性曲線和主要參數(shù)運(yùn)用所需知識。TransistorTransistor Logic在在TTLTTL反相器的根底上進(jìn)而討論其它類型的門電路。反相器的根底上進(jìn)而討論其它類型的門電路。2.

2、4. 1 TTL 反相器反相器1、電路組成及任務(wù)原理、電路組成及任務(wù)原理+VCC(5V)R1uIuo4kAD1T1T2T3T4DR21.6kR31kR4130Y輸入級輸入級中間級中間級輸出級輸出級D1 維護(hù)二極管維護(hù)二極管 防止輸入電壓過低。防止輸入電壓過低。當(dāng)當(dāng) uI uB1 uC1 ，即即T1:發(fā)射結(jié)反偏發(fā)射結(jié)反偏;集電結(jié)正集電結(jié)正偏偏 iii4.3Vce3.6V1.4V0.7V2.1V uUIIH3.6 V= = =T1 倒置放大形狀倒置放大形狀T2 飽和飽和 T4 飽飽和和uO = UCES4 0.3V1V0.3V0.3V AY T1T3 截止截止 D 截止截止02. 0 i b b=

3、 ibi =(1+) ibi+VCC(5V)R1uIuO4kAT1T2T3T4DR21.6kR31kR4130Y綜上所述：綜上所述：A=0時，時，T1、T3 飽和，飽和，T2、T4截止，截止，Y=1 A=1時，時，T1 倒置、倒置、 T2、T4 飽和，飽和， T3截截止，止， Y=0AY AY1采用推拉式輸出級采用推拉式輸出級有利于提高開關(guān)速度和負(fù)載才干有利于提高開關(guān)速度和負(fù)載才干 T3組成射極輸出器，既能提高開關(guān)速度，又能提組成射極輸出器，既能提高開關(guān)速度，又能提高負(fù)載才干。高負(fù)載才干。 當(dāng)輸入高電平常，當(dāng)輸入高電平常，T4飽和，飽和，T3和和D截止，截止，T4的集的集電極電流可以全部用來驅(qū)

4、動負(fù)載。電極電流可以全部用來驅(qū)動負(fù)載。 當(dāng)輸入低電平常，當(dāng)輸入低電平常，T4截止，截止，T3導(dǎo)通，其輸出電阻導(dǎo)通，其輸出電阻很小，故帶負(fù)載才干很強(qiáng)。很小，故帶負(fù)載才干很強(qiáng)。 可見，無論輸入如何，可見，無論輸入如何，T3和和T4總是一管導(dǎo)通而另總是一管導(dǎo)通而另一管截止一管截止- 推拉式任務(wù)方式，使得電路具有很強(qiáng)的推拉式任務(wù)方式，使得電路具有很強(qiáng)的帶負(fù)載才干。帶負(fù)載才干。 輸入短路電流輸入短路電流 IIS ( 經(jīng)經(jīng)T1發(fā)射級流出發(fā)射級流出2、靜態(tài)特性、靜態(tài)特性1輸入特性輸入特性 輸入伏安特性：輸入伏安特性：)(IIufi 1iI+VCC+5 VuI+uoT1iIuI+be2be4+VCC+5 VR

5、14kIV/uImA/i012-1IIL=0VUu CCBE1IIS 1(50.7)V=1.075mA4KVIRui-ISI2、靜態(tài)特性、靜態(tài)特性1輸入特性輸入特性 輸入伏安特性：輸入伏安特性：)(IIufi 1iI+VCC+5 VuI+uoT1iIuI+be2be4+VCC+5 VR14kIV/uImA/i012-1ISIILIUILIIL=0.3VUu低電平輸入電流低電平輸入電流 IIL 經(jīng)經(jīng)T1 發(fā)射級流出發(fā)射級流出 ILCCBE1IIL 1= 1 mAVUIRiu-2、靜態(tài)特性、靜態(tài)特性1輸入特性輸入特性 輸入伏安特性：輸入伏安特性：)(IIufi 1iI+VCC+5 VuI+uoT1

6、iIuI+be2be4+VCC+5 VR14kIV/uImA/i012-1ISIILIUILIIH=3.6VUu() 1CCB1IIHB152.1 V=0.02=0.0145 mA4KiiVIRuii- - -W W高電平輸入電流高電平輸入電流(輸入端漏電流輸入端漏電流)IIHUIHIHI- 經(jīng)經(jīng)T1發(fā)射極流入反相器輸入端發(fā)射極流入反相器輸入端 兩兩 個個 重重 要要 參參 數(shù)數(shù)輸入端短路電流輸入端短路電流 IIS當(dāng)當(dāng) uI = 0V 時，時，iI 從反相器輸入端流出。從反相器輸入端流出。 iI =(VCCUBE1)/R1 =(50.7)/4 1.1mA輸入端漏電流輸入端漏電流 IIH 當(dāng)輸入

7、為當(dāng)輸入為 3.6V 時，時，T1的發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)正偏，的發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)正偏，處于倒置任務(wù)形狀：處于倒置任務(wù)形狀： iI = IIH= iB2=0.0145mA，流入反，流入反相器輸入端。相器輸入端。 倒置任務(wù)的三極管電流放大系數(shù)倒置任務(wù)的三極管電流放大系數(shù) 很小，所以很小，所以IIH很很小，約為小，約為10A左右。左右。ii 當(dāng)當(dāng) Ri 為為 2.5 k 以上電阻時，輸入端相當(dāng)于高電平。以上電阻時，輸入端相當(dāng)于高電平。 輸入端負(fù)載特性：輸入端負(fù)載特性：)(iIRfu 1+VCC+5VuI+uoRiT1iB1uI+be2be4+VCC+5 VR14kRiRi/K026412uI / V

8、) ( k 5 . 2i懸懸空空 RV4 . 1I uT2、T4飽和導(dǎo)通飽和導(dǎo)通V3 . 0OLO UuRi = Ron 開門電阻開門電阻2.5 kRon1.4 V- 反相器導(dǎo)通反相器導(dǎo)通 輸入端負(fù)載特性：輸入端負(fù)載特性：)(iIRfu 1+VCC+5VuI+uoRiT1iB1uI+be2be4+VCC+5 VR14kRiRi/ 026412uI / VRonRoff0.7 V1.4 V k 7 . 0iRV7 . 0I uT2、T4 截止截止V6 . 3OHO UuRi = Roff 關(guān)門電阻關(guān)門電阻 0.7 k 當(dāng)當(dāng) Ri 為為 0 .7 k 以下電阻時以下電阻時 , 輸入端相當(dāng)于低電平。

9、輸入端相當(dāng)于低電平。- 反相器關(guān)斷反相器關(guān)斷關(guān)門電阻關(guān)門電阻ROFF 在保證門電路輸出為額在保證門電路輸出為額定高電平的條件下，所允許定高電平的條件下，所允許Ri 的最大值稱為關(guān)門的最大值稱為關(guān)門電阻。電阻。 TTL門電路的典型值門電路的典型值ROFF 0.7k。 開門電阻開門電阻RON 在保證門電路輸出為額定在保證門電路輸出為額定低電平的條件下，所允許低電平的條件下，所允許Ri 的最小值稱為開門電的最小值稱為開門電阻。阻。 TTL門電路的典型值門電路的典型值RON 2k。 兩兩 個個 重重 要要 參參 數(shù)數(shù) Ri =時輸入端開路懸空時輸入端開路懸空)， 輸出為低電平，輸出為低電平，因此輸入端

10、的邏輯形狀相當(dāng)于高電平因此輸入端的邏輯形狀相當(dāng)于高電平1。 數(shù)字電路中要求數(shù)字電路中要求 Ri RON 或或 Ri ROFF ，否那么輸入信號將不在高低電平范圍內(nèi)。否那么輸入信號將不在高低電平范圍內(nèi)。 輸出低電平常的輸出特性輸出低電平常的輸出特性負(fù)載電流負(fù)載電流 io不可過大，否那么輸出低電平會升高。不可過大，否那么輸出低電平會升高。普通灌電流在普通灌電流在20 mA以下時，電路可以正常任務(wù)。以下時，電路可以正常任務(wù)。典型典型TTL門電路的灌電流負(fù)載為門電路的灌電流負(fù)載為12.8 mA。 2 2輸出特性輸出特性( )oouf i= =ii / mA 灌電流負(fù)載灌電流負(fù)載 輸出高電平常的輸出特性

11、輸出高電平常的輸出特性負(fù)載電流負(fù)載電流 io不可過大，否那么輸出高電平會降低。不可過大，否那么輸出高電平會降低。2 2輸出特性輸出特性( )oouf i= =ii / mA 拉電流負(fù)載拉電流負(fù)載2輸出特性輸出特性)(OOifu uO1+ VCC+ 5 VuI+ iOuO / ViO /mA0 10 20 30-10-20-30123 IIHOOL,(1):UUuu 在輸出為低電平條件下，帶灌在輸出為低電平條件下，帶灌電流負(fù)載才干電流負(fù)載才干 IOL 可達(dá)可達(dá) 16 mAIHIUu 0.3V IILOOH(2,:)UUuu 受功耗限制，帶拉電流負(fù)載才受功耗限制，帶拉電流負(fù)載才干干 IOH 可普通

12、為可普通為 - 400 AILIUu 3.6V2輸出特性輸出特性)(OOifu uO1+ VCC+ 5 VuI+ iOuO / ViO /mA0 10 20 30-10-20-30123IHIUu 0.3VILIUu 3.6V綜上：當(dāng)綜上：當(dāng) 時，反相器帶罐電流時，反相器帶罐電流負(fù)載，應(yīng)使負(fù)載，應(yīng)使 ； 當(dāng)當(dāng) 時，時，反相器帶拉電流負(fù)載，應(yīng)使反相器帶拉電流負(fù)載，應(yīng)使 。 OIIHOL(1)=, =UUuuOOHIi IILOOH(2)=,=UUuuOOLIi 2輸出特性輸出特性)(OOifu uO1+ VCC+ 5 VuI+ iOuO / ViO /mA0 10 20 30-10-20-301

13、23IHIUu 0.3VILIUu 3.6V 留意留意輸出短路電流輸出短路電流 IOS 可達(dá)可達(dá) -33 mA，將 呵 斥 器 件 過 熱 燒 毀將 呵 斥 器 件 過 熱 燒 毀 ， 故， 故門 電 路 輸 出 端 不 能 接 地 ！ ！ ！門 電 路 輸 出 端 不 能 接 地 ！ ！ ！3電壓傳輸特性電壓傳輸特性)(IOufu 1+VCC+5VuI+uO+AB0uO /VuI /V12341234AB 段：段：uI 0.5 V ，uB1 1.4 V ，T2 、T4 飽和導(dǎo)通，飽和導(dǎo)通， T3 、D 截止。截止。uO = UOL 0.3 V閾值電壓閾值電壓 特性曲線分析：特性曲線分析： 結(jié)

14、合電壓傳輸特性強(qiáng)調(diào)幾個參數(shù)結(jié)合電壓傳輸特性強(qiáng)調(diào)幾個參數(shù) 輸出高電平輸出高電平UOH 典型值為典型值為3.6V 輸出低電平輸出低電平UOL 典型值為典型值為0.3V開門電平開門電平UON ： 保證反相器處于導(dǎo)通形狀所允許的保證反相器處于導(dǎo)通形狀所允許的 輸入高電平的最小值。輸入高電平的最小值。：保證反相器處于截止形狀所允許的：保證反相器處于截止形狀所允許的 輸入低電平的最大值。輸入低電平的最大值。UOFFUON 輸入高電平輸入高電平UIH 典型值為典型值為3.6V 產(chǎn)品規(guī)定的最小值為產(chǎn)品規(guī)定的最小值為2.0V，稱之為開門電，稱之為開門電平。平。輸入低電平輸入低電平UIL 典型值為典型值為0.3V

15、。產(chǎn)品規(guī)定的最大值為產(chǎn)品規(guī)定的最大值為0.8V，稱之為關(guān)門電平。，稱之為關(guān)門電平。關(guān)門電平關(guān)門電平UOFF 閾值電壓閾值電壓UTH 電壓傳輸特性曲線轉(zhuǎn)機(jī)區(qū)中點(diǎn)所對應(yīng)的電壓傳輸特性曲線轉(zhuǎn)機(jī)區(qū)中點(diǎn)所對應(yīng)的uI值稱為值稱為閾值電壓閾值電壓UTH又稱門檻電平。通常又稱門檻電平。通常UTH1.4V。 噪聲容限噪聲容限 UNL和和UNH 噪聲容限也稱抗干擾才干，它反映門電路在多大噪聲容限也稱抗干擾才干，它反映門電路在多大的干擾電壓下仍能正常任務(wù)。的干擾電壓下仍能正常任務(wù)。 UNL和和UNH越大，電路的抗干擾才干越強(qiáng)。越大，電路的抗干擾才干越強(qiáng)。2輸入端噪聲容限輸入端噪聲容限uIuO1G1G21min IH

16、Umax ILUNHUNLUOHUOLUmin OHUmax OLUIHUILU輸出高電平輸出高電平 V4 . 2min OH U典型值典型值 = 3.6 V 輸出低電平輸出低電平 V4 . 0max OL U典型值典型值 = 0.3 V 輸入高電平輸入高電平 V0 . 2min IH U典型值典型值 = 3.6 V 輸入低電平輸入低電平 V8 . 0max IL U典型值典型值 = 0.3 V UNH 允許疊加的負(fù)向噪聲電壓的最大值允許疊加的負(fù)向噪聲電壓的最大值G2 輸入高電平常的噪聲容限：輸入高電平常的噪聲容限：V4 . 0IHminmin OHNH UUUUNL 允許疊加的正向噪聲電壓的

17、最大值允許疊加的正向噪聲電壓的最大值G2 輸入低電平常的噪聲容限：輸入低電平常的噪聲容限：V4 . 0max OLILmaxNL UUU3、 動態(tài)特性動態(tài)特性傳輸延遲時間傳輸延遲時間1uIuO 50%Uom50%UimtuI0tuO0UimUomtPHL 輸出電壓由高輸出電壓由高到到 低時的傳輸延遲低時的傳輸延遲 時間。時間。tpd 平均傳輸延遲平均傳輸延遲時間時間2PLHPHLpdttt tPLH 輸出電壓由低輸出電壓由低到到 高時的傳輸延遲高時的傳輸延遲 時間。時間。tPHLtPLH典型值典型值: tPHL= 8 ns , tPLH= 12 ns最大值：最大值： tPHL= 15 ns , tPLH= 22 ns4、 TTL門電路主要參數(shù)的典型數(shù)據(jù)門電路主要參數(shù)的典型數(shù)據(jù) 74 74系列系列TTLTTL門電路主要參數(shù)的典型數(shù)據(jù)門電路主要參數(shù)的典型數(shù)據(jù)參參 數(shù)數(shù) 名名 稱稱典典 型型 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 導(dǎo)通電源電流 ICCL 10 mA 截止電源電流 ICCH 5 mA 輸出高電平 UOH 3 V 輸出低電平