數(shù)字電路第2章邏輯門電路

1、第第2章章 邏輯門電路邏輯門電路本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容介紹基本邏輯門電路的概念介紹基本邏輯門電路的概念TTL邏輯門電路邏輯門電路CMOS門電路門電路TTL電路與電路與CMOS電路的接口電路的接口ECL電路電路第第2章章 邏輯門電路邏輯門電路在數(shù)字電路中，所謂在數(shù)字電路中，所謂“門門”就是指能實(shí)現(xiàn)基本邏就是指能實(shí)現(xiàn)基本邏輯關(guān)系的電路。最基本的邏輯關(guān)系是與、或、非，輯關(guān)系的電路。最基本的邏輯關(guān)系是與、或、非，最基本的邏輯門是與門、或門和非門。最基本的邏輯門是與門、或門和非門。 可以將門電路的所有元器件及連接導(dǎo)線制作在同可以將門電路的所有元器件及連接導(dǎo)線制作在同一塊半導(dǎo)體基片上構(gòu)成集成邏輯門電路。

2、一塊半導(dǎo)體基片上構(gòu)成集成邏輯門電路。 第第2章章 邏輯門電路邏輯門電路集成電路按照單位芯片面積集成門電路的個(gè)數(shù)分為：集成電路按照單位芯片面積集成門電路的個(gè)數(shù)分為：小規(guī)模集成電路（小規(guī)模集成電路（Small Scale Integrated Circuit ,SSI）；）；中規(guī)模集成電路（中規(guī)模集成電路（Medium Scale Integrated Circuit ,MSI）；）；大規(guī)模集成電路（大規(guī)模集成電路（Large Scale Integrated Circuit ,LSI）；）；超大規(guī)模集成電路（超大規(guī)模集成電路（Very Large Scale Integrated Circuit

3、 ,VLSI）。）。 第第2章章 邏輯門電路邏輯門電路我國我國TTL系列數(shù)字集成電路型號(hào)與國際型系列數(shù)字集成電路型號(hào)與國際型號(hào)對(duì)應(yīng)列入表中號(hào)對(duì)應(yīng)列入表中 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)(通用系列通用系列)高速系列高速系列肖特基系列肖特基系列低功耗肖特基系列低功耗肖特基系列 54/7454/74H54/74S54/74LSCT1000CT2000CT3000CT4000TTL系列系列分類名稱分類名稱國際型號(hào)國際型號(hào)國產(chǎn)型號(hào)國產(chǎn)型號(hào)系列系列第第2章章 邏輯門電路邏輯門電路 從制造工藝看，數(shù)字集成電路可分為雙極型集成電路和單從制造工藝看，數(shù)字集成電路可分為雙極型集成電路和單極型集成電路。極型集成電路。 雙極型集成電路中的

4、基本開關(guān)元件是晶體三極管。雙極型雙極型集成電路中的基本開關(guān)元件是晶體三極管。雙極型集成電路包括集成電路包括:TTL(Transistor Transistor Logic)、ECL(Emitter Coupled Logic)、HTL(High Threshold Logic)、IIL(Integrated Injection Logic)等類型。等類型。 單極型集成電路中的基本開關(guān)元件是單極型集成電路中的基本開關(guān)元件是MOS(Metal Oxide Semiconductor)晶體管。單極型集成電路包括晶體管。單極型集成電路包括:PMOS、NMOS、CMOS等類型。等類型。 雙極型集成電路的

5、速度高而集成度低，單極型集成電路的雙極型集成電路的速度高而集成度低，單極型集成電路的集成度高而速度低。集成度高而速度低。2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路2.1.1 二極管的開關(guān)特性二極管的開關(guān)特性在理想情況下，在數(shù)字電路中二極管表現(xiàn)為一個(gè)在理想情況下，在數(shù)字電路中二極管表現(xiàn)為一個(gè)受外電壓控制的開關(guān)。當(dāng)外加電壓為脈沖信號(hào)時(shí)，受外電壓控制的開關(guān)。當(dāng)外加電壓為脈沖信號(hào)時(shí)，二極管將隨著脈沖電壓的變化在二極管將隨著脈沖電壓的變化在“開開”狀態(tài)與狀態(tài)與“關(guān)關(guān)”狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，也就是二極管在正向?qū)顟B(tài)之間轉(zhuǎn)換，也就是二極管在正向?qū)ㄅc反向截止兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。與反向截止兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。2.1.1 二極

6、管的開關(guān)特性二極管的開關(guān)特性在數(shù)字電路中，當(dāng)外加正向電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通，在數(shù)字電路中，當(dāng)外加正向電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通，二極管正向壓降為二極管正向壓降為 0，等效為一個(gè)閉合的開關(guān)。，等效為一個(gè)閉合的開關(guān)。2.1.1 二極管的開關(guān)特性二極管的開關(guān)特性當(dāng)外加反向電壓時(shí)，二極管截止，反向電流為當(dāng)外加反向電壓時(shí)，二極管截止，反向電流為 0，等效為一個(gè)斷開的開關(guān)。等效為一個(gè)斷開的開關(guān)。2.1.2 二極管與門二極管與門(1)當(dāng)輸入端當(dāng)輸入端A、B均為高電均為高電平時(shí)，兩個(gè)二極管都導(dǎo)通，平時(shí)，兩個(gè)二極管都導(dǎo)通，輸出端輸出端F為高電平；為高電平；(2)只要有一個(gè)輸入端為低只要有一個(gè)輸入端為低電平，則與輸入為低電平

7、電平，則與輸入為低電平連接的二極管搶先導(dǎo)通，連接的二極管搶先導(dǎo)通，將輸出端箝在低電平，這將輸出端箝在低電平，這時(shí)與輸入為高電平連接的時(shí)與輸入為高電平連接的二極管受反向電壓影響而二極管受反向電壓影響而截止。截止。 D1D2RAB+VccF0V3V0V3VFABABF0000101001112.1.3 二極管或門二極管或門ABF000011101111D1D2RAB-VccF(1)輸入端只要有一個(gè)為高輸入端只要有一個(gè)為高電平，輸出就是高電平；電平，輸出就是高電平；(2)只有輸入全為低電平時(shí)，只有輸入全為低電平時(shí)，輸出才會(huì)是低電平。輸出才會(huì)是低電平。 2.1.4 三極管的開關(guān)特性三極管的開關(guān)特性在數(shù)

8、字電路中，三極管經(jīng)常工作在截止?fàn)顟B(tài)（相在數(shù)字電路中，三極管經(jīng)常工作在截止?fàn)顟B(tài)（相當(dāng)于開關(guān)斷開）和飽和狀態(tài)（相當(dāng)于開關(guān)閉合），當(dāng)于開關(guān)斷開）和飽和狀態(tài)（相當(dāng)于開關(guān)閉合），并且經(jīng)常在這兩個(gè)狀態(tài)之間進(jìn)行快速轉(zhuǎn)換。把這并且經(jīng)常在這兩個(gè)狀態(tài)之間進(jìn)行快速轉(zhuǎn)換。把這種工作情況稱為三極管工作在開關(guān)狀態(tài)。種工作情況稱為三極管工作在開關(guān)狀態(tài)。 2.1.4 三極管的開關(guān)特性三極管的開關(guān)特性1. 截止、飽和條件截止、飽和條件三極管的截止條件三極管的截止條件: VBE0V(或或VBEIBSVCCRCRbv0vIT三極管開關(guān)電路三極管開關(guān)電路2.1.4 三極管的開關(guān)特性三極管的開關(guān)特性2. 三極管的開關(guān)時(shí)間三極管的開關(guān)時(shí)

9、間三極管由截止到飽和導(dǎo)通三極管由截止到飽和導(dǎo)通所需的時(shí)間稱為開啟時(shí)間，所需的時(shí)間稱為開啟時(shí)間，用用ton表示，表示，ton=td+tr。 ton是三極管發(fā)射結(jié)由寬變窄，是三極管發(fā)射結(jié)由寬變窄，以及基區(qū)建立電荷所需要以及基區(qū)建立電荷所需要的時(shí)間。的時(shí)間。 三極管由飽和導(dǎo)通到截止三極管由飽和導(dǎo)通到截止所需的時(shí)間稱為關(guān)閉時(shí)間，所需的時(shí)間稱為關(guān)閉時(shí)間，用用toff表示，表示，toff=ts+tf。 toff主要是清除三極管內(nèi)存電主要是清除三極管內(nèi)存電荷的時(shí)間。荷的時(shí)間。 2.1.5 三極管非門電路三極管非門電路實(shí)現(xiàn)非邏輯關(guān)系的電實(shí)現(xiàn)非邏輯關(guān)系的電路稱為非門電路，簡路稱為非門電路，簡稱非門。稱非門。 當(dāng)

10、輸入當(dāng)輸入A為高電平時(shí)，為高電平時(shí)，三極管飽和導(dǎo)通，輸三極管飽和導(dǎo)通，輸出出F為低電平；當(dāng)輸入為低電平；當(dāng)輸入A為低電平時(shí)，三極管為低電平時(shí)，三極管截止，輸出截止，輸出F為高電平。為高電平。 AFAF0110VCCRCRbv0vIT三極管開關(guān)電路三極管開關(guān)電路2.2 TTL邏輯門電路邏輯門電路2.2.1 TTL與非門的基本結(jié)構(gòu)和工作原理與非門的基本結(jié)構(gòu)和工作原理TTL與非門電路T1管等效電路2.2 TTL邏輯門電路邏輯門電路2.2.1 TTL與非門的基本結(jié)構(gòu)和工作原理與非門的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1. 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)輸入級(jí)：由多輸入級(jí)：由多發(fā)射極晶體管發(fā)射極晶體管T1和電阻和電阻R1組組成，通過

11、成，通過T1的的各個(gè)發(fā)射極實(shí)各個(gè)發(fā)射極實(shí)現(xiàn)與邏輯功能。現(xiàn)與邏輯功能。 2.2 TTL邏輯門電路邏輯門電路2.2.1 TTL與非門的基本結(jié)構(gòu)和工作原理與非門的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1. 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)中間級(jí)：由中間級(jí)：由T2、R2、R3組成，其主要作組成，其主要作用是從用是從T2管的集電管的集電極極c2和發(fā)射極和發(fā)射極e2同時(shí)同時(shí)輸出兩個(gè)相位相反輸出兩個(gè)相位相反的信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)的信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)T3和和T5管，來保證管，來保證T4和和T5管有一個(gè)導(dǎo)管有一個(gè)導(dǎo)通時(shí)，另一個(gè)就截通時(shí)，另一個(gè)就截止。止。2.2 TTL邏輯門電路邏輯門電路2.2.1 TTL與非門的基本結(jié)構(gòu)和工作原理與非門的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

12、1. 基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)輸出級(jí)：由輸出級(jí)：由R4、R5、T3、T4、T5組成，組成，T5是反相器，是反相器，T3、T4組組成復(fù)合管構(gòu)成一個(gè)射成復(fù)合管構(gòu)成一個(gè)射隨器，作為隨器，作為T5管的有管的有源負(fù)載，并與源負(fù)載，并與T5組成組成推拉式電路，使輸出推拉式電路，使輸出無論是高電平或是低無論是高電平或是低電平，輸出電阻都很電平，輸出電阻都很小，提高了帶負(fù)載能小，提高了帶負(fù)載能力。力。2.工作原理工作原理則則 VB1=VIL+VBE1 =0.3+0.7=1V VB2 =VC1=VCES1+VIL =0.1+0.3=0.4V0.3V3.6V3.6VDA導(dǎo)通導(dǎo)通設(shè)設(shè)A=0 B=1 C=1 (VIL=0.3

13、V) 1V0.4V所以：所以：T2 、T5 截止，截止，T3 、T4 導(dǎo)通導(dǎo)通2.工作原理工作原理0.3V3.6V3.6VDA導(dǎo)通導(dǎo)通1V0.4VT2 、T5 截止，截止，T3 、 T4 導(dǎo)通導(dǎo)通VF = 5-UBE3-UBE4 5-0.7-0.7 = 3.6V拉電流拉電流F = 12.工作原理工作原理設(shè)設(shè) A = B = C = 1 ， 即， 即VA=VB=VC=VIH=3.6V3.6V3.6V3.6V2.1VT1管的基極電位升管的基極電位升高，使高，使T1管的集電結(jié)、管的集電結(jié)、T2和和T5的發(fā)射結(jié)正向的發(fā)射結(jié)正向偏置而導(dǎo)通，偏置而導(dǎo)通，T1管的管的基極電位基極電位VB1被箝位在被箝位在2

14、.1V。1.4V2.工作原理工作原理故故T1管處于倒置工管處于倒置工作狀態(tài)（發(fā)射結(jié)和集作狀態(tài)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)反向運(yùn)用狀態(tài)，電結(jié)反向運(yùn)用狀態(tài)，發(fā)射結(jié)反向偏置、集發(fā)射結(jié)反向偏置、集電結(jié)正向偏置）。電結(jié)正向偏置）。T3 導(dǎo)通導(dǎo)通 ，T4 截止截止 VF = 0.3V ，F(xiàn) = 0VF =0.3V灌電流灌電流3.6V3.6V3.6V2.1V1.4V結(jié)論：結(jié)論：電路只要輸入有一個(gè)為低電電路只要輸入有一個(gè)為低電平時(shí)，輸出就為高電平；只平時(shí)，輸出就為高電平；只有輸入全為高電平時(shí)，輸出有輸入全為高電平時(shí)，輸出才為低電平。該門為與非門。才為低電平。該門為與非門。即即1.輸入不全為輸入不全為1時(shí)，輸出為時(shí)，輸出為

15、12.輸入全為輸入全為1時(shí)，輸出為時(shí)，輸出為0F=(ABC)111111100 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1FA B C真值表真值表2.2.2 TTL與非門的電壓傳輸特性及與非門的電壓傳輸特性及 抗干擾能力抗干擾能力1.電壓傳輸特性電壓傳輸特性電壓傳輸特性是描述輸出電壓電壓傳輸特性是描述輸出電壓vo與輸入電壓與輸入電壓vI之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線，如圖所示。之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線，如圖所示。3.632100.511.522.533.5ABCDE電壓傳輸特性電壓傳輸特性vO(V)vI(V)VNLVNHVOFFVON1.TTL與非門的電壓傳輸特性與非門的電壓傳

16、輸特性AB段（截止區(qū)）：段（截止區(qū)）：vI0.6V，輸出電壓，輸出電壓vO不不隨輸入電壓隨輸入電壓vI變化，保持變化，保持在高電平在高電平VH。VC10.7V，T2和和T5管截管截止，止，T3、T4管導(dǎo)通，輸出管導(dǎo)通，輸出為高電平，為高電平，VOH=3.6V。由于這段由于這段T2和和T5管截止，管截止，故稱截止區(qū)。故稱截止區(qū)。3.632100.511.522.533.5ABCDE電壓傳輸特性電壓傳輸特性vO(V)vI(V)VNLVNHVOFFVON1.TTL與非門的電壓傳輸特性與非門的電壓傳輸特性BC段段(線性區(qū)線性區(qū))： 0.6VvI1.3V， 0.7VVC11.4V。這時(shí)這時(shí)T2管開始導(dǎo)通

17、并處于管開始導(dǎo)通并處于放大狀態(tài)，放大狀態(tài)，T2管的集電極管的集電極電壓電壓VC2和輸出電壓和輸出電壓vO隨輸隨輸入電壓入電壓vI的增大而線性降的增大而線性降低，故該段稱為線性區(qū)。低，故該段稱為線性區(qū)。由于由于T5管的基極電位還低管的基極電位還低于于0.7V，故，故T5管仍截止。管仍截止。T3、T4管還是處于導(dǎo)通狀管還是處于導(dǎo)通狀態(tài)。態(tài)。3.632100.511.522.533.5ABCDE電壓傳輸特性電壓傳輸特性vO(V)vI(V)VNLVNHVOFFVON1. TTL與非門的電壓傳輸特性與非門的電壓傳輸特性 CD段段(過渡區(qū)過渡區(qū))： 1.3VvI1.4V，T5管開始管開始導(dǎo)通，導(dǎo)通，T2、

18、T3、T4管也都處管也都處于導(dǎo)通狀態(tài)，于導(dǎo)通狀態(tài)，T4、T5管有一管有一小段時(shí)間同時(shí)導(dǎo)通，故有很小段時(shí)間同時(shí)導(dǎo)通，故有很大電流流過大電流流過R4電阻，電阻，T2管提管提供供T5管很大的基極電流管很大的基極電流; T2、T5管趨于飽和導(dǎo)通，管趨于飽和導(dǎo)通，T4管趨于截止，輸出電壓管趨于截止，輸出電壓vO急急劇下降到低電平劇下降到低電平vO=0.3V。 由于由于vI的微小變化而引起輸?shù)奈⑿∽兓疠敵鲭妷撼鲭妷簐O的急劇下降，故此的急劇下降，故此段稱為過渡區(qū)或轉(zhuǎn)折區(qū)。段稱為過渡區(qū)或轉(zhuǎn)折區(qū)。3.632100.511.522.533.5ABCDE電壓傳輸特性電壓傳輸特性vO(V)vI(V)VNLVN

19、HVOFFVON1.TTL與非門的電壓傳輸特性與非門的電壓傳輸特性 CD段段(過渡區(qū)過渡區(qū))： CD段中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入電段中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入電壓，既是壓，既是T5管截止和導(dǎo)通管截止和導(dǎo)通的分界線，又是輸出高、的分界線，又是輸出高、低電平的分界線，故此電低電平的分界線，故此電壓稱閾值電壓壓稱閾值電壓VT（門檻電（門檻電壓），壓），VT=1.4V。 VT是決定與非門狀態(tài)的重是決定與非門狀態(tài)的重要參數(shù)。當(dāng)要參數(shù)。當(dāng)vIVT時(shí)，與時(shí)，與非門截止，輸出高電平。非門截止，輸出高電平。 當(dāng)當(dāng)vIVT時(shí)，與非門飽和時(shí)，與非門飽和導(dǎo)通，輸出低電平。導(dǎo)通，輸出低電平。VT3.632100.511.522.533.5AB

20、CDE電壓傳輸特性電壓傳輸特性vO(V)vI(V)VNLVNHVOFFVON1. TTL與非門的電壓傳輸特性與非門的電壓傳輸特性DE段（飽和區(qū)）：段（飽和區(qū)）：vI1.4V以后，以后，T1管處管處于倒置工作狀態(tài)，于倒置工作狀態(tài)，VB1被箝位在被箝位在2.1V，T2、T5管進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀管進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，態(tài)，T3管微導(dǎo)通，管微導(dǎo)通，T4管截止。管截止。由于由于T2、T5管飽和導(dǎo)管飽和導(dǎo)通，故稱該段為飽和通，故稱該段為飽和區(qū)。區(qū)。3.632100.511.522.533.5ABCDE電壓傳輸特性電壓傳輸特性vO(V)vI(V)VNLVNHVOFFVON2.抗干擾能力抗干擾能力(輸入噪聲容限輸入噪

21、聲容限)輸入高電平的輸入高電平的抗干擾能力抗干擾能力 3.632100.511.522.533.5ABCDE電壓傳輸特性電壓傳輸特性vO(V)vI(V)VNLVNHVOFFVON2.抗干擾能力抗干擾能力(輸入噪聲容限輸入噪聲容限)輸入低電輸入低電平的抗干平的抗干擾能力擾能力 3.632100.511.522.533.5ABCDE電壓傳輸特性電壓傳輸特性vO(V)vI(V)VNLVNHVOFFVON2.抗干擾能力抗干擾能力(輸入噪聲容限輸入噪聲容限)關(guān)門電平關(guān)門電平VOFF：輸出為：輸出為標(biāo)準(zhǔn)高電平標(biāo)準(zhǔn)高電平VSH時(shí)所允時(shí)所允許的最大輸入低電平值。許的最大輸入低電平值。通常通常VOFF=0.8V

22、。開門電平開門電平VON：輸出為：輸出為標(biāo)準(zhǔn)低電平標(biāo)準(zhǔn)低電平VSL時(shí)所允時(shí)所允許的最小輸入高電平值。許的最小輸入高電平值。通常通常VON=1.8V。 抗干擾能力（輸入噪聲容限）：不破壞與非門抗干擾能力（輸入噪聲容限）：不破壞與非門輸出邏輯狀態(tài)所允許的最大干擾電壓。輸出邏輯狀態(tài)所允許的最大干擾電壓。VNL=VOFF-VILmaxVNH=VIHmin-VON3.632100.511.522.533.5ABCDE電壓傳輸特性電壓傳輸特性vO(V)vI(V)VNLVNHVOFFVON2.2.3 TTL與非門的輸入特性、輸與非門的輸入特性、輸出特性和帶負(fù)載能力出特性和帶負(fù)載能力 了解輸入輸出特性，可正確

23、處理了解輸入輸出特性，可正確處理TTL與非門之間與非門之間和其它電路之間的連接問題。只要輸入端、輸出和其它電路之間的連接問題。只要輸入端、輸出端的電路結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)與端的電路結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)與TTL與非門相同，輸與非門相同，輸入、輸出特性對(duì)其它入、輸出特性對(duì)其它TTL電路也適用。電路也適用。1.TTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 輸入特性是描述輸入電流與輸入電壓之間的關(guān)系輸入特性是描述輸入電流與輸入電壓之間的關(guān)系曲線，如圖所示。規(guī)定輸入電流流入輸入端為正，曲線，如圖所示。規(guī)定輸入電流流入輸入端為正，而從輸入端流出為負(fù)。而從輸入端流出為負(fù)。原理電路原理電路1.TTL與非門的輸入特性與非門的輸入

24、特性 當(dāng)當(dāng)vI小于小于0.6V時(shí)時(shí)T2是截止的，是截止的，T1基極電流均經(jīng)其發(fā)射基極電流均經(jīng)其發(fā)射極流出（因集電極的負(fù)載電阻很大，極流出（因集電極的負(fù)載電阻很大，IC1可以忽略不可以忽略不計(jì)），這時(shí)電流大小可以近似計(jì)算為計(jì)），這時(shí)電流大小可以近似計(jì)算為iI= -(VCC - VBE1-vI)/R1。1.TTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 當(dāng)當(dāng)vI=0時(shí)，相當(dāng)于輸入端接地，故將此時(shí)的輸入電流時(shí)，相當(dāng)于輸入端接地，故將此時(shí)的輸入電流稱為輸入短路電流稱為輸入短路電流IIS，IIS=(VCC-VBE1)/R1 =(5-0.7)/31.4mA。1. TTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 當(dāng)當(dāng)vI等

25、于等于0.6V時(shí)時(shí)T2管開始導(dǎo)通，管開始導(dǎo)通，T2管導(dǎo)通以后管導(dǎo)通以后IB1一部一部分就要流入分就要流入T2管的基極，管的基極，iI的絕對(duì)值隨之略有減小；的絕對(duì)值隨之略有減?。籿I繼續(xù)增加，繼續(xù)增加，IB2要繼續(xù)增大，而要繼續(xù)增大，而iI的絕對(duì)值繼續(xù)減小。的絕對(duì)值繼續(xù)減小。 0.6V1. TTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 當(dāng)當(dāng)vI增加到增加到1.3V以后，以后，T5管開始導(dǎo)通，管開始導(dǎo)通，VB1被箝位在被箝位在2.1V左右；此后，左右；此后，iI的絕對(duì)值隨的絕對(duì)值隨vI的增大而迅速減小。的增大而迅速減小。 1. TTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 IB1絕大部分經(jīng)絕大部分經(jīng)T1集電結(jié)

26、流入集電結(jié)流入T2的基極。當(dāng)?shù)幕鶚O。當(dāng)vI大于大于1.4V以后，以后，T1就進(jìn)入倒置工作狀態(tài)，就進(jìn)入倒置工作狀態(tài)，iI的方向由負(fù)變?yōu)檎?，的方向由?fù)變?yōu)檎?，就是說就是說iI由由e1端流入輸入端，此時(shí)的輸入電流稱為輸端流入輸入端，此時(shí)的輸入電流稱為輸入漏電流入漏電流IIH，其值約為，其值約為10A。IIH2. TTL與非門的輸入端負(fù)載特性與非門的輸入端負(fù)載特性 在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)與非門的輸入端需要經(jīng)外接電在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)與非門的輸入端需要經(jīng)外接電阻阻RI接地。如圖所示，此時(shí)就有電流接地。如圖所示，此時(shí)就有電流II流過流過RI，并，并在其上產(chǎn)生電壓降在其上產(chǎn)生電壓降vI。原理電路原理電路2. TT

27、L與非門的輸入端負(fù)載特性與非門的輸入端負(fù)載特性 當(dāng)輸入端所接電阻當(dāng)輸入端所接電阻RI=0時(shí)，即輸入端接地時(shí)，輸出時(shí)，即輸入端接地時(shí)，輸出為高電平；而為高電平；而RI=時(shí)，輸入電流沒有通路，與輸時(shí)，輸入電流沒有通路，與輸入端加高電平等效，此時(shí)輸出為低電平。入端加高電平等效，此時(shí)輸出為低電平。2. TTL與非門的輸入端負(fù)載特性與非門的輸入端負(fù)載特性 即即RI比較小時(shí)，與非門截止，輸出高電平；比較小時(shí)，與非門截止，輸出高電平；RI較較大時(shí)，與非門飽和，輸出為低電平；大時(shí)，與非門飽和，輸出為低電平；RI不大不小不大不小時(shí)，與非門工作在線性區(qū)或轉(zhuǎn)折區(qū)。時(shí)，與非門工作在線性區(qū)或轉(zhuǎn)折區(qū)。2. TTL與非門的

28、輸入端負(fù)載特性與非門的輸入端負(fù)載特性 TTL門輸入端所接電阻的大小會(huì)影響輸出狀態(tài)。門輸入端所接電阻的大小會(huì)影響輸出狀態(tài)。vI和和RI之間的關(guān)系曲線叫做輸入端負(fù)載特性。之間的關(guān)系曲線叫做輸入端負(fù)載特性。2. TTL與非門的輸入端負(fù)載特性與非門的輸入端負(fù)載特性 發(fā)射結(jié)導(dǎo)通時(shí)發(fā)射結(jié)導(dǎo)通時(shí) )(BE1CC1IIIVVRRRv2. TTL與非門的輸入端負(fù)載特性與非門的輸入端負(fù)載特性 在在RIR1條件下，條件下，vI幾乎和幾乎和RI成正比，成正比，vI隨隨RI增增加而增加。如圖所示。加而增加。如圖所示。)(BE1CC1IIIVVRRRvRI ，vI=1.4V，T5管導(dǎo)通，管導(dǎo)通，VB1被箝位在被箝位在2.

29、1V。RI，vI=1.4V。則公式不再適用。則公式不再適用。 2. TTL與非門的輸入端負(fù)載特性與非門的輸入端負(fù)載特性 關(guān)門電阻關(guān)門電阻ROFF：保證：保證TTL與非門關(guān)閉，輸出為標(biāo)準(zhǔn)與非門關(guān)閉，輸出為標(biāo)準(zhǔn)高電平時(shí)，所允許的高電平時(shí)，所允許的RI最大值。一般最大值。一般ROFF=0.8k。RIROFF時(shí)，與非門輸出高電平；時(shí)，與非門輸出高電平； RIROFF時(shí)，與非門輸出低電平。時(shí)，與非門輸出低電平。 2. TTL與非門的輸入端負(fù)載特性與非門的輸入端負(fù)載特性 開門電阻開門電阻RON：保證：保證TTL與非門導(dǎo)通，輸出為標(biāo)準(zhǔn)與非門導(dǎo)通，輸出為標(biāo)準(zhǔn)低電平時(shí)，所允許的低電平時(shí)，所允許的RI最小值。一般

30、最小值。一般RON=2k。2. TTL與非門的輸入端負(fù)載特性與非門的輸入端負(fù)載特性 輸入負(fù)載特性是輸入負(fù)載特性是TTL與非門特有的，不能用于與非門特有的，不能用于ECL和和CMOS門。門。3. TTL與非門的輸出特性與非門的輸出特性 TTL與非門實(shí)際工作時(shí)，輸出端總要接負(fù)載，產(chǎn)與非門實(shí)際工作時(shí)，輸出端總要接負(fù)載，產(chǎn)生負(fù)載電流，此電流也在影響輸出電壓的大小。生負(fù)載電流，此電流也在影響輸出電壓的大小。輸出電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系曲線，稱為輸出輸出電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系曲線，稱為輸出特性。輸出電壓有高電平、低電平兩種狀態(tài)，所特性。輸出電壓有高電平、低電平兩種狀態(tài)，所以有兩種輸出特性。以有兩種輸出特

31、性。 3. TTL與非門的輸出特性與非門的輸出特性 當(dāng)與非門輸入全為高電平時(shí)，當(dāng)與非門輸入全為高電平時(shí)，輸出為低電平。輸出為低電平。T1管倒置工作，管倒置工作，T2、T5管飽和導(dǎo)通，管飽和導(dǎo)通，T3管微導(dǎo)管微導(dǎo)通，通，T4管截止。管截止。這時(shí)輸出級(jí)等效電路如圖這時(shí)輸出級(jí)等效電路如圖(a)所所示，即為一個(gè)三極管，其基極示，即為一個(gè)三極管，其基極電流很大，負(fù)載電流方向是流電流很大，負(fù)載電流方向是流入三極管入三極管T5的集電極，故稱為的集電極，故稱為灌電流負(fù)載灌電流負(fù)載。 輸出為低電平時(shí)的輸出特性輸出為低電平時(shí)的輸出特性 原理電路原理電路3. TTL與非門的輸出特性與非門的輸出特性 輸出為低電平時(shí)的

32、輸出特性輸出為低電平時(shí)的輸出特性 其輸出特性是一個(gè)三極管在基極其輸出特性是一個(gè)三極管在基極電流為某一值時(shí)共射極接法的輸電流為某一值時(shí)共射極接法的輸出特性曲線如圖出特性曲線如圖 (b)所示。所示。3. TTL與非門的輸出特性與非門的輸出特性 輸出為低電平時(shí)的輸出特性輸出為低電平時(shí)的輸出特性 T5飽和，其導(dǎo)通電阻飽和，其導(dǎo)通電阻rce很小很?。ㄊ畮讱W姆），所以（十幾歐姆），所以iL增加時(shí)增加時(shí)vO僅稍有增加，輸出低電平僅稍有增加，輸出低電平VOL。3. TTL與非門的輸出特性與非門的輸出特性 輸出為低電平時(shí)的輸出特性輸出為低電平時(shí)的輸出特性 當(dāng)當(dāng)iL增加到大于某值后，增加到大于某值后，T5管退管退

33、出飽和進(jìn)入放大，出飽和進(jìn)入放大，vO迅速上升，迅速上升，破壞了輸出為低電平的邏輯關(guān)系，破壞了輸出為低電平的邏輯關(guān)系，因此對(duì)灌電流值要有限制。因此對(duì)灌電流值要有限制。 3. TTL與非門的輸出特性與非門的輸出特性 輸出為高電平時(shí)的輸出特性輸出為高電平時(shí)的輸出特性 當(dāng)與非門輸入端其中有一當(dāng)與非門輸入端其中有一端為低電平時(shí)，輸出為高端為低電平時(shí)，輸出為高電平。電平。T1管處于飽和狀態(tài)，管處于飽和狀態(tài)，T2、T5管截止，管截止，T3、T4管管導(dǎo)通。這時(shí)輸出級(jí)等效電導(dǎo)通。這時(shí)輸出級(jí)等效電路如圖路如圖 (a)所示，負(fù)載電流所示，負(fù)載電流方向是由輸出端流向負(fù)載，方向是由輸出端流向負(fù)載，故稱為故稱為拉電流負(fù)載

34、拉電流負(fù)載。 原理電路原理電路3. TTL與非門的輸出特性與非門的輸出特性 輸出為高電平時(shí)的輸出輸出為高電平時(shí)的輸出特性特性 在在iL較小時(shí)，較小時(shí)，T5處于飽和邊處于飽和邊緣，緣，T4管放大，管放大，T3、T4組成組成的復(fù)合管有一定的放大作的復(fù)合管有一定的放大作用，用，輸出電阻很小，輸出電阻很小，TTL與非門的輸出電壓與非門的輸出電壓vO 隨隨iL變變化不大，故輸出高電平化不大，故輸出高電平VOH。輸出特性曲線如圖輸出特性曲線如圖 (b)所示。所示。3. TTL與非門的輸出特性與非門的輸出特性 輸出為高電平時(shí)的輸出特性輸出為高電平時(shí)的輸出特性 當(dāng)當(dāng)iL增加到大于某值后，增加到大于某值后，R4

35、上壓降增大，上壓降增大，VC3下降，使下降，使T3進(jìn)入深飽和，進(jìn)入深飽和，復(fù)合管跟隨復(fù)合管跟隨器處于飽和狀態(tài)，失去跟隨作用。器處于飽和狀態(tài)，失去跟隨作用。3. TTL與非門的輸出特性與非門的輸出特性 輸出為高電平時(shí)的輸出特性輸出為高電平時(shí)的輸出特性 輸出電壓輸出電壓vO隨負(fù)載電流的增加而迅速隨負(fù)載電流的增加而迅速下降，下降，vOVCC-VCES3-VBE4-iLR4。 為了保證為了保證vO為標(biāo)準(zhǔn)高電平。對(duì)拉灌為標(biāo)準(zhǔn)高電平。對(duì)拉灌電流值要有限制。電流值要有限制。 4. 帶負(fù)載能力帶負(fù)載能力 TTL與非門的輸出端接上負(fù)載后，負(fù)載有拉電流負(fù)載和灌與非門的輸出端接上負(fù)載后，負(fù)載有拉電流負(fù)載和灌電流負(fù)載

36、。圖電流負(fù)載。圖(a)、(b)分別表示拉電流負(fù)載和灌電流負(fù)載。分別表示拉電流負(fù)載和灌電流負(fù)載。拉電流負(fù)載增加會(huì)使與非門的輸出高電平下降；拉電流負(fù)載增加會(huì)使與非門的輸出高電平下降；灌電流負(fù)載增加會(huì)使與非門的輸出低電平上升。灌電流負(fù)載增加會(huì)使與非門的輸出低電平上升。4. 帶負(fù)載能力帶負(fù)載能力 電路輸出高、低電平時(shí)有輸出電阻，所以輸出的高、低電電路輸出高、低電平時(shí)有輸出電阻，所以輸出的高、低電平隨負(fù)載電流改變，變化小，說明門的帶負(fù)載能力強(qiáng)。平隨負(fù)載電流改變，變化小，說明門的帶負(fù)載能力強(qiáng)。 用輸出電平變化不超過某一規(guī)定值（高電平不低于高電平用輸出電平變化不超過某一規(guī)定值（高電平不低于高電平下限值下限值

37、VOHmin，低電平不高于低電平的上限值，低電平不高于低電平的上限值VOLmax）時(shí)的）時(shí)的最大負(fù)載電流，來定量描述門電路的帶負(fù)載能力大小。最大負(fù)載電流，來定量描述門電路的帶負(fù)載能力大小。4. 帶負(fù)載能力帶負(fù)載能力 負(fù)載電流大，帶負(fù)載能力強(qiáng)；反之，帶負(fù)載能力弱。負(fù)載電流大，帶負(fù)載能力強(qiáng)；反之，帶負(fù)載能力弱。 一個(gè)門的輸出電平有高電平、低電平之分，因此，說這個(gè)一個(gè)門的輸出電平有高電平、低電平之分，因此，說這個(gè)門的帶負(fù)載能力，必須綜合考慮輸出高電平時(shí)的帶負(fù)載能門的帶負(fù)載能力，必須綜合考慮輸出高電平時(shí)的帶負(fù)載能力和輸出低電平時(shí)的帶負(fù)載能力。力和輸出低電平時(shí)的帶負(fù)載能力。4. 帶負(fù)載能力帶負(fù)載能力 扇

38、出系數(shù)：扇出系數(shù)：門電路驅(qū)動(dòng)同類門的最大數(shù)目。門電路驅(qū)動(dòng)同類門的最大數(shù)目。 輸出高電平時(shí)的扇出系數(shù)輸出高電平時(shí)的扇出系數(shù) IHmaxOHmaxOHIIN輸出低電平時(shí)的扇出系數(shù)輸出低電平時(shí)的扇出系數(shù) ILmaxOLmaxOLIIN一個(gè)門的扇出系數(shù)只能是一個(gè)。若一個(gè)門的扇出系數(shù)只能是一個(gè)。若NOH和和NOL不一樣大時(shí)，不一樣大時(shí)，應(yīng)取應(yīng)取NOH和和NOL中小的一個(gè)。中小的一個(gè)。 2.2.4 TTL與非門的動(dòng)態(tài)特性與非門的動(dòng)態(tài)特性 平均傳輸延遲時(shí)間平均傳輸延遲時(shí)間 二極管、三極管存在開關(guān)時(shí)間，由二極管和三極管構(gòu)成的二極管、三極管存在開關(guān)時(shí)間，由二極管和三極管構(gòu)成的TTL電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，

39、即輸出不能立即響應(yīng)輸入信號(hào)電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，即輸出不能立即響應(yīng)輸入信號(hào)的變化，而有一定的延遲。如圖所示。的變化，而有一定的延遲。如圖所示。由于電阻、二極管、三由于電阻、二極管、三極管等元器件寄生電容的極管等元器件寄生電容的存在，還會(huì)使輸出電壓波存在，還會(huì)使輸出電壓波形的上升沿和下降沿變得形的上升沿和下降沿變得不那么陡。不那么陡。傳輸延遲時(shí)間小，表明傳輸延遲時(shí)間小，表明門的工作速度可以高，反門的工作速度可以高，反之，門的工作速度必須降之，門的工作速度必須降低。低。2.2.4 TTL與非門的動(dòng)態(tài)特性與非門的動(dòng)態(tài)特性 平均傳輸延遲時(shí)間平均傳輸延遲時(shí)間 導(dǎo)通傳輸延遲導(dǎo)通傳輸延遲時(shí)間時(shí)間 截

40、止傳輸延截止傳輸延遲時(shí)間遲時(shí)間 平均傳輸延遲時(shí)間平均傳輸延遲時(shí)間 2PLHPHLpdtttTTL與非門的動(dòng)態(tài)特性與非門的動(dòng)態(tài)特性 動(dòng)態(tài)尖峰電流動(dòng)態(tài)尖峰電流 靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí)TTL與非門電路的電源電流比較小，在與非門電路的電源電流比較小，在10mA左右。左右。在動(dòng)態(tài)情況下，由于在動(dòng)態(tài)情況下，由于T5工作在深飽和狀態(tài)，工作在深飽和狀態(tài)，T4必定在必定在T5截止之前就導(dǎo)通了。這樣就出現(xiàn)了瞬間截止之前就導(dǎo)通了。這樣就出現(xiàn)了瞬間T4和和T5都導(dǎo)通的都導(dǎo)通的狀態(tài)。這一瞬間電源電流比靜態(tài)時(shí)的電源電流大，但持狀態(tài)。這一瞬間電源電流比靜態(tài)時(shí)的電源電流大，但持續(xù)時(shí)間較短，故稱之為尖峰電流或浪涌電流。輸出由高續(xù)時(shí)間較短

41、，故稱之為尖峰電流或浪涌電流。輸出由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，也會(huì)出現(xiàn)電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，也會(huì)出現(xiàn)T4、T5都導(dǎo)通，導(dǎo)致都導(dǎo)通，導(dǎo)致iCC出出現(xiàn)尖峰?，F(xiàn)尖峰。TTL與非門的動(dòng)態(tài)特性與非門的動(dòng)態(tài)特性 動(dòng)態(tài)尖峰電流動(dòng)態(tài)尖峰電流 在工作頻率較高時(shí)，尖在工作頻率較高時(shí)，尖峰電流對(duì)電源平均電流影峰電流對(duì)電源平均電流影響不可忽略。它使電源的響不可忽略。它使電源的平均電流增大，這就要求平均電流增大，這就要求加大電源的容量。加大電源的容量。 電源的尖峰電流在電路電源的尖峰電流在電路內(nèi)部流通時(shí)，會(huì)在電源線內(nèi)部流通時(shí)，會(huì)在電源線和地線上產(chǎn)生電壓降，形和地線上產(chǎn)生電壓降，形成一個(gè)干擾源，為此，要成一個(gè)干擾源，為此，要采取合

42、理的接地和去耦措采取合理的接地和去耦措施，使之在允許范圍內(nèi)。施，使之在允許范圍內(nèi)。 2.2.5 TTL與非門的主要性能參數(shù)與非門的主要性能參數(shù) 要正確使用門電路，除掌握其邏輯功能和特點(diǎn)之外，還必要正確使用門電路，除掌握其邏輯功能和特點(diǎn)之外，還必須了解它的性能參數(shù)，否則即使邏輯上是正確的，也不能須了解它的性能參數(shù)，否則即使邏輯上是正確的，也不能工作。工作。TTL與非門與非門74LS00的主要性能參數(shù)的主要性能參數(shù) 推推薦薦工工作作條條件件參數(shù)參數(shù)/單位單位SN5400SN7400最小值最小值典型值典型值最大值最大值最小值最小值典型值典型值最大值最大值VCC電源電壓電源電壓/ V4.555.54.

43、7555.25VIH高電平輸入電壓高電平輸入電壓/ V22VIL低電平輸入電壓低電平輸入電壓/ V0.80.8IOH高電平輸出電流高電平輸出電流/ mA0.40.4IOL低電平輸出電流低電平輸出電流/ mA1616TA工作溫度工作溫度/C55125070推薦推薦允許允許環(huán)境環(huán)境溫度溫度范圍范圍內(nèi)電內(nèi)電特性特性參數(shù)參數(shù)/單單位位測(cè)試條件測(cè)試條件SN5400SN7400最小值最小值典型值典型值最大值最大值最小值最小值典型值典型值最大值最大值VIK/ VVCC=4.5V,II=12mA1.51.5VOH/ VVCC=4.5V,VIL=0.8V, IOH=0.4 mA2.43.42.43.4VOL/

44、VVCC=4.5V,VIH=2V, IOL=16mA0.20.40.20.4II/ mAVCC=5.5V,VI=5.5V11IIH/AVCC=5.5V,VI=2.4V4040IIL/ mAVCC=5.5V,VI=0.4V1.61.6IOS/ mAVCC=5.5V,20551855ICCH/ mAVCC=5.5V,VI=0V4848ICCL/ mAVCC=5.5V,VI=4.5V12221222開關(guān)特性開關(guān)特性(VCC = 5 V,TA = 25C)參數(shù)參數(shù)/單位單位輸入輸入輸出輸出測(cè)試條件測(cè)試條件最小值最小值典型值典型值最大值最大值tPLH/ nsA 或或BYRL = 400 CL = 15

45、pF915tPHL/ ns10152.2.6 其他類型的其他類型的TTL門電路門電路 TTL門電路除了與非門外，還有其它邏輯功能的門電路，門電路除了與非門外，還有其它邏輯功能的門電路，如與門、或門、或非門、與或非門、異或門、同或門、集如與門、或門、或非門、與或非門、異或門、同或門、集電極開路門和三態(tài)門等，還有與擴(kuò)展器、或擴(kuò)展器和與或電極開路門和三態(tài)門等，還有與擴(kuò)展器、或擴(kuò)展器和與或擴(kuò)展器等。擴(kuò)展器等。 主要介紹集電極開路門和三態(tài)門。主要介紹集電極開路門和三態(tài)門。集電極開路門集電極開路門(OC門門) 線與線與 ：把幾個(gè)邏輯門的輸出端直把幾個(gè)邏輯門的輸出端直接連在一起實(shí)現(xiàn)邏輯與。接連在一起實(shí)現(xiàn)邏輯

46、與。 TTL與非門直接線與出現(xiàn)的問題：與非門直接線與出現(xiàn)的問題：F1=1，F(xiàn)2=0就會(huì)在電源和地之間就會(huì)在電源和地之間形成一個(gè)低阻通路，破壞了邏輯關(guān)形成一個(gè)低阻通路，破壞了邏輯關(guān)系，而且還會(huì)把截止門中的導(dǎo)通管系，而且還會(huì)把截止門中的導(dǎo)通管T4燒壞。燒壞。 集電極開路門集電極開路門(OC門門) 集電極開路門集電極開路門(OC門門) 電路結(jié)構(gòu)：電路結(jié)構(gòu)：把把TTL與非門電路的推拉輸出級(jí)改為三極管與非門電路的推拉輸出級(jí)改為三極管集電極開路輸出集電極開路輸出,稱為集電極開路稱為集電極開路(Open Collector)門電路。門電路。RL上上拉拉電電阻阻集電極開路門集電極開路門(OC門門) 結(jié)構(gòu)和工作

47、原理結(jié)構(gòu)和工作原理 邏輯符號(hào)如圖邏輯符號(hào)如圖(b)所示。所示。 邏輯功能：邏輯功能：幾個(gè)幾個(gè)OC門的輸出端直門的輸出端直接并聯(lián)后可共用一個(gè)接并聯(lián)后可共用一個(gè)集電極負(fù)載電阻集電極負(fù)載電阻RL和和電源電源VCC。 只要恰當(dāng)?shù)剡x擇電源電只要恰當(dāng)?shù)剡x擇電源電壓和負(fù)載電阻，就可以壓和負(fù)載電阻，就可以保證輸出電平的高、低保證輸出電平的高、低要求，而又有效地防止要求，而又有效地防止輸出管電流過大。輸出管電流過大。 F FA AB B(b)F=(AB) 集電極開路門集電極開路門(OC門門) (2)集電極負(fù)載電阻集電極負(fù)載電阻RL的選擇的選擇 利用利用OC門可以實(shí)現(xiàn)線與功能。門可以實(shí)現(xiàn)線與功能。 當(dāng)有當(dāng)有m個(gè)個(gè)

48、OC門直接并聯(lián)，并帶有門直接并聯(lián)，并帶有n個(gè)與非門作負(fù)載時(shí)，只個(gè)與非門作負(fù)載時(shí)，只要公共外接負(fù)載電阻要公共外接負(fù)載電阻RL選擇適當(dāng)，就可以保證輸出高電平選擇適當(dāng)，就可以保證輸出高電平不低于規(guī)定的不低于規(guī)定的VOHmin值；又可以保證輸出低電平不高于規(guī)定值；又可以保證輸出低電平不高于規(guī)定的的VOLmax。而且也不會(huì)在電源和地之間形成低阻通路。而且也不會(huì)在電源和地之間形成低阻通路。 集電極開路門集電極開路門(OC門門) 集電極負(fù)載電阻集電極負(fù)載電阻RL的選擇的選擇 若若m個(gè)個(gè)OC與非門的輸出都為高電平直接并聯(lián)，則線與結(jié)果為高與非門的輸出都為高電平直接并聯(lián)，則線與結(jié)果為高電平，如圖所示。電平，如圖所

49、示。OC門門個(gè)數(shù)個(gè)數(shù) OC門輸出管截門輸出管截止時(shí)的漏電流止時(shí)的漏電流 負(fù)載門每個(gè)輸入負(fù)載門每個(gè)輸入端為高電平時(shí)的端為高電平時(shí)的輸入漏電流輸入漏電流 TTL與非門輸入與非門輸入端的個(gè)數(shù)端的個(gè)數(shù) 集電極開路門集電極開路門(OC門門) 集電極負(fù)載電阻集電極負(fù)載電阻RL的選擇的選擇 若若m個(gè)個(gè)OC與非門的輸出都為高電平直接并聯(lián)，則線與結(jié)與非門的輸出都為高電平直接并聯(lián)，則線與結(jié)果為高電平，如圖所示。果為高電平，如圖所示。為保證并聯(lián)輸出高電平不為保證并聯(lián)輸出高電平不低于規(guī)定的低于規(guī)定的VOHmin值，則要值，則要求求RL取值不能太大，才能取值不能太大，才能保證保證VCC-IRLRLVOHmin。VCC-

50、(mIOH+pIIH)RLVOHmin RL最大值最大值RLmax為：為： IHOHOHminCCLmaxpImIVVRVCC-IRLRLVOHminIRL=mIOH+pIIH 集電極開路門集電極開路門(OC門門) 當(dāng)當(dāng)OC門線與輸出為低電平時(shí)，從最不利情況考慮，設(shè)只有一個(gè)門線與輸出為低電平時(shí)，從最不利情況考慮，設(shè)只有一個(gè)OC門處于導(dǎo)通狀態(tài)，而其它的門處于導(dǎo)通狀態(tài)，而其它的OC門均截止，如圖所示。門均截止，如圖所示。 OC門導(dǎo)通時(shí)的門導(dǎo)通時(shí)的最大負(fù)載電流最大負(fù)載電流 TTL與非門輸與非門輸入短路電流入短路電流 IRL=IOL-nIIS 集電極開路門集電極開路門(OC門門)RL不能太小，應(yīng)保證在

51、所有的負(fù)載電流全部流入唯一導(dǎo)通的不能太小，應(yīng)保證在所有的負(fù)載電流全部流入唯一導(dǎo)通的OC門時(shí)，線門時(shí)，線與輸出低電平仍能低于規(guī)定的與輸出低電平仍能低于規(guī)定的VOLmax值，即值，即VCC-IRLRLVOLmax。 注注：無論一個(gè)門有幾個(gè)輸入端接在：無論一個(gè)門有幾個(gè)輸入端接在VOL上，上，IIS都是同樣大。都是同樣大。 VCC-(IOL-nIIS)RLVOLmaxRL最小值最小值RLmin為為： ISOLOLmaxCCLminnIIVVRRLminRLRLmax 集電極開路門集電極開路門(OC門門) (3)OC門的應(yīng)用：門的應(yīng)用：實(shí)現(xiàn)與或非邏輯實(shí)現(xiàn)與或非邏輯(線與線與) 將幾個(gè)將幾個(gè)OC門的輸出直

52、接并聯(lián)在一起，然后通過一個(gè)公共門的輸出直接并聯(lián)在一起，然后通過一個(gè)公共上拉電阻上拉電阻RL接到電源接到電源VCC上，如圖所示。上，如圖所示。， F1=(A1 B1)， F2=(A2 B2)，F(xiàn)n=(An Bn)，則：，則：F=F1 F2 Fn=(A1 B1) (A2 B2) (An Bn) =( A1 B1+ A2 B2+ An Bn)集電極開路門集電極開路門(OC門門) OC門的應(yīng)用：門的應(yīng)用：實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)移 在數(shù)字系統(tǒng)的接口（與外部設(shè)備相聯(lián)系的電路）需要有電在數(shù)字系統(tǒng)的接口（與外部設(shè)備相聯(lián)系的電路）需要有電平轉(zhuǎn)換的時(shí)候，常用平轉(zhuǎn)換的時(shí)候，常用OC門實(shí)現(xiàn)，如圖所示電路。門實(shí)現(xiàn)，如圖

53、所示電路。 ， 要把高電平轉(zhuǎn)換為要把高電平轉(zhuǎn)換為10V時(shí)，時(shí)，可將外接的上拉電阻接到可將外接的上拉電阻接到10V電源上。這樣電源上。這樣OC門的門的輸入端電平與一般與非門輸入端電平與一般與非門一致，而輸出的高電平就一致，而輸出的高電平就可以變?yōu)榭梢宰優(yōu)?0V。達(dá)到了電平。達(dá)到了電平轉(zhuǎn)換的目的。轉(zhuǎn)換的目的。集電極開路門集電極開路門(OC門門)OC門的應(yīng)用：門的應(yīng)用：用作驅(qū)動(dòng)器用作驅(qū)動(dòng)器 用用OC門驅(qū)動(dòng)指示燈、繼電器和脈沖變壓器等。門驅(qū)動(dòng)指示燈、繼電器和脈沖變壓器等。當(dāng)用于驅(qū)動(dòng)指示燈時(shí)，上拉電阻由指示燈代替，當(dāng)用于驅(qū)動(dòng)指示燈時(shí)，上拉電阻由指示燈代替，指示燈的一端于指示燈的一端于OC門的輸出相連，另

54、一端接上門的輸出相連，另一端接上電源。如果電流過大，可串入一個(gè)適當(dāng)?shù)南蘖麟婋娫?。如果電流過大，可串入一個(gè)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮?。阻。?集電極開路門集電極開路門(OC門門) 用作驅(qū)動(dòng)器用作驅(qū)動(dòng)器 【例【例2-1】 試用試用74LS系列邏輯門，驅(qū)動(dòng)一只系列邏輯門，驅(qū)動(dòng)一只VD=1.5V，ID=6mA的發(fā)光二極管的發(fā)光二極管 解：與非門解：與非門74LS00的的IOL為為4mA，不能驅(qū)動(dòng)，不能驅(qū)動(dòng)ID=6mA的發(fā)光二的發(fā)光二極管。集電極開路與非門極管。集電極開路與非門74LS01的的IOL為為6mA，故可選用，故可選用74LS01來驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，其電路如圖所示。來驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，其電路如圖所示。， 限流

55、電阻限流電阻kVVVR5 . 065 . 05 . 156OLDCCR1ABVcc(+5V)F三態(tài)輸出門三態(tài)輸出門三態(tài)邏輯（三態(tài)邏輯（Three State Logic）輸出門，簡稱）輸出門，簡稱TSL門。它是在一般門電路的基礎(chǔ)上增加控制電路門。它是在一般門電路的基礎(chǔ)上增加控制電路和控制端構(gòu)成的。和控制端構(gòu)成的。三態(tài)輸出是指三態(tài)門處于工作狀態(tài)的高電平、低三態(tài)輸出是指三態(tài)門處于工作狀態(tài)的高電平、低電平和非工作狀態(tài)的高阻態(tài)（禁止態(tài)、開路態(tài)）。電平和非工作狀態(tài)的高阻態(tài)（禁止態(tài)、開路態(tài)）。ENVEN=0.3V (EN=0),Vb1=1.0V,Vb3=1.0V,T4、T5截止。截止。即即EN=0輸出為高

56、阻態(tài)輸出為高阻態(tài)VEN=3.6V(EN=1), D截止，就是與非門。截止，就是與非門。工作原理工作原理三態(tài)輸出門三態(tài)輸出門三態(tài)輸出門三態(tài)輸出門當(dāng)控制端當(dāng)控制端E=0時(shí)，電路為非門時(shí)，電路為非門工作狀態(tài)，則稱控制端工作狀態(tài)，則稱控制端E為低為低電平有效，如圖電平有效，如圖(a)所示。所示。當(dāng)控制端當(dāng)控制端E=1時(shí)，電路為非門時(shí)，電路為非門工作狀態(tài)，控制端工作狀態(tài)，控制端E稱為高有稱為高有效，如圖效，如圖 (b)所示。所示。(1) 三態(tài)輸出門工作原理三態(tài)輸出門工作原理三態(tài)輸出門三態(tài)輸出門三態(tài)門的用途：三態(tài)門的用途：在總線傳輸中的應(yīng)用在總線傳輸中的應(yīng)用 利用三態(tài)門向同一個(gè)總線利用三態(tài)門向同一個(gè)總線M

57、N上輪流傳輸信號(hào)不會(huì)互相干擾。上輪流傳輸信號(hào)不會(huì)互相干擾。 工作條件是：工作條件是：在任何時(shí)間里只能有一個(gè)三態(tài)門處于工作狀態(tài)，在任何時(shí)間里只能有一個(gè)三態(tài)門處于工作狀態(tài)，其余的門處于高阻態(tài)。其余的門處于高阻態(tài)。 .100MN101高阻高阻.三態(tài)輸出門三態(tài)輸出門三態(tài)門的用途：三態(tài)門的用途：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸E=1，G1高阻，高阻，G2工作，工作，N經(jīng)經(jīng)G2向向M送數(shù)據(jù)。送數(shù)據(jù)。 E=0， G1 工作，工作，G2高阻，高阻，M經(jīng)經(jīng)G1 向向N送數(shù)據(jù)。送數(shù)據(jù)。G2G1MNE2.2.7 TTL集成邏輯門電路系列簡介集成邏輯門電路系列簡介1964年美國年美國TI公司生產(chǎn)了第一個(gè)公司生產(chǎn)了第一

58、個(gè)TTL集成電路系集成電路系列即列即54/74系列，簡稱系列，簡稱74系列。系列。54系列與系列與74系列的系列的區(qū)別主要是區(qū)別主要是54系列器件可以在較高溫度范圍和電系列器件可以在較高溫度范圍和電源電壓下工作。有許多半導(dǎo)體制造廠都在生產(chǎn)源電壓下工作。有許多半導(dǎo)體制造廠都在生產(chǎn)TTL集成電路，它們都用相同的編號(hào)體系，但每集成電路，它們都用相同的編號(hào)體系，但每個(gè)廠家用的前綴不同，例如個(gè)廠家用的前綴不同，例如TI公司用前綴公司用前綴SN，美，美國國家半導(dǎo)體公司用國國家半導(dǎo)體公司用DM等，因此，由于制造廠等，因此，由于制造廠家不同，四或非門芯片有家不同，四或非門芯片有SN7402、DM7402等。等

59、?？梢酝ㄟ^網(wǎng)絡(luò)尋找特定可以通過網(wǎng)絡(luò)尋找特定TTL集成電路的數(shù)據(jù)手冊(cè)，集成電路的數(shù)據(jù)手冊(cè)，查閱它的參數(shù)表。查閱它的參數(shù)表。 2.2.7 TTL集成邏輯門電路系列簡介集成邏輯門電路系列簡介繼繼54/74系列之后相繼生產(chǎn)了系列之后相繼生產(chǎn)了74H、74L、74S、74LS、74AS、74ALS、74F等改進(jìn)系列。等改進(jìn)系列。74H（High-speed TTL）系列通過減小電路中各個(gè)電阻的阻值縮短了傳輸）系列通過減小電路中各個(gè)電阻的阻值縮短了傳輸延遲時(shí)間，但同時(shí)也增加了功耗。延遲時(shí)間，但同時(shí)也增加了功耗。74L(Low-power TTL)系列則通過加大電路中各個(gè)電阻系列則通過加大電路中各個(gè)電阻的阻

60、值降低了功耗，但同時(shí)又增加了傳輸延遲時(shí)間。的阻值降低了功耗，但同時(shí)又增加了傳輸延遲時(shí)間。2.2.7 TTL集成邏輯門電路系列簡介集成邏輯門電路系列簡介74S(Schottky TTL)系列又稱肖特基系列，系列又稱肖特基系列，74S系列通系列通過禁止三極管進(jìn)入深度飽和減少了存儲(chǔ)時(shí)間延遲。過禁止三極管進(jìn)入深度飽和減少了存儲(chǔ)時(shí)間延遲?？癸柡腿龢O管抗飽和三極管(又稱肖特基鉗位三極管，又稱肖特基鉗位三極管，Schottky clamped Transistor)是由普通的雙極型三極管和肖是由普通的雙極型三極管和肖特基勢(shì)壘二極管（又稱特基勢(shì)壘二極管（又稱Schottky Barrier Diode，簡，簡