TTL邏輯門電路課件

1、2.4 TTL邏輯門電路一、基本BJT反相器的動(dòng)態(tài)特性二、TTL 反相器三、TTL 反相器的電氣特性四、TTL 與非門電路五、TTL 與非門的主要技術(shù)參數(shù)六、TTL 其它常用門電路七、抗飽和TTL 電路10/10/20221電氣工程學(xué)院 蘇士美2.4 TTL邏輯門電路一、基本BJT反相器的動(dòng)態(tài)特2.4 TTL邏輯門電路（晶體管晶體管門電路，雙極型門電路）Transistor-Transistor Logic一、基本BJT反相器的動(dòng)態(tài)特性：如圖：基本BJT反相器若帶電容負(fù)載CL ： 當(dāng) V0 由01跳變時(shí)： VCC RCCL 充電， 時(shí)間常數(shù)大，V0上升慢 影響開關(guān)速度。（RC較大）當(dāng)V0 由1

2、0跳變時(shí)：CL BJT放電 此電路簡(jiǎn)單，速度慢。10/10/20222電氣工程學(xué)院 蘇士美2.4 TTL邏輯門電路（晶體管晶體管門電路，雙極二、TTL反相器： 1、電路組成及符號(hào)： 10/10/20223電氣工程學(xué)院 蘇士美二、TTL反相器： 1、電路組成及符號(hào)： 10/9/20222、工作原理：各=20 （1）輸入為高電平“1”，Vi=3.6V設(shè)T1的Je正偏導(dǎo)通， 則VB1=4.3V； 而T1的Jc、T2的Je、T3的Je正偏， 共需0.7+0.7+0.7=2.1V的VB1； T1的Je正偏導(dǎo)通不成立。 T1的Jc、T2的Je、T3的Je正偏使VB1鉗位VB1=2.1V對(duì)T1工作在倒置狀態(tài)

3、，=0.01對(duì)T2, T3：設(shè)飽和 則VC2=0.7+0.2=0.9VV0=VCES3=0.2V，輸入為“1”；輸出為“0”。VB1=2.1VT1倒置T4止VB2=1.4VT2T3飽和VC2=0.9V10/10/20224電氣工程學(xué)院 蘇士美2、工作原理：各=20 （1）輸入為高電平“1”，Vi=3（2）輸入為低電平“0”，Vi=0.2V 輸入為低“0”，輸出為高“1”。VB1=0.9VT1飽和， VC1=0.4VT2T3止T4 通10/10/20225電氣工程學(xué)院 蘇士美（2）輸入為低電平“0”，Vi=0.2V 輸入為低“0”，輸TTL集成反相器740474LS04 外部引線和內(nèi)部邏輯圖管腳

4、外形10/10/20226電氣工程學(xué)院 蘇士美TTL集成反相器740474LS04 外部引線和內(nèi)部邏輯圖管三、TTL反相器的電氣特性：1、電壓傳輸特性：10/10/20227電氣工程學(xué)院 蘇士美三、TTL反相器的電氣特性：1、電壓傳輸特性：10/9/20相關(guān)參數(shù)：（1）輸入，輸出高低電壓VIH、VIL、VOH、VOL（2）關(guān)門電平VOFF： TTL反相器關(guān)閉，輸出為高，允許的最大低電平輸入電壓。 當(dāng)VIVON時(shí)，相當(dāng)輸入邏輯“1”。10/10/20228電氣工程學(xué)院 蘇士美相關(guān)參數(shù)：10/9/20228電氣工程學(xué)院 蘇士美2、輸入負(fù)載特性：Ri上的電壓與Ri的關(guān)系曲線。ROFF關(guān)門電阻：反相器

5、關(guān)閉，輸出為1， 輸入端所接電阻的最大值。 當(dāng)RIRON時(shí)，相當(dāng)輸入為1。 TTL門輸入懸空相當(dāng)接“1”。10/10/20229電氣工程學(xué)院 蘇士美2、輸入負(fù)載特性：Ri上的電壓與Ri的關(guān)系曲線。ROFF關(guān)門3、帶負(fù)載特性：（輸出特性）灌電流負(fù)載：負(fù)載電流從外電路流入反相器。拉電流負(fù)載：負(fù)載電流從反相器流向外電路。灌電流負(fù)載驅(qū)動(dòng)同類門的個(gè)數(shù)：（1）灌電流工作情況： 設(shè)反相器帶同類門負(fù)載，如圖：10/10/202210電氣工程學(xué)院 蘇士美3、帶負(fù)載特性：（輸出特性）灌電流負(fù)載：負(fù)載電流從外電路流入（2）拉電流工作情況： 驅(qū)動(dòng)門輸出為1 ，如圖：拉電流負(fù)載驅(qū)動(dòng)同類門的數(shù)目：10/10/202211

6、電氣工程學(xué)院 蘇士美（2）拉電流工作情況：拉電流負(fù)載驅(qū)動(dòng)同類門的數(shù)目：10/9/四、TTL與非門電路：從TTL反相器，可改進(jìn)成TTL與非門，二者特性類同。如圖：T1采用多發(fā)射極三極管（二、三、四）當(dāng)A、B、C輸入有“0”時(shí)，T2、T3止，T4通，輸出為“1”只有A、B、C輸入全“1”時(shí)，VB1=2.1V，T2、T3飽和，T4止，輸出為“0”。 與非邏輯關(guān)系TTL反相器的電氣特性，適用于TTL與非門各參數(shù)以手冊(cè)中給出的為準(zhǔn)。10/10/202212電氣工程學(xué)院 蘇士美四、TTL與非門電路：從TTL反相器，可改進(jìn)成TTL與非門，TTL與非門電路74LS00 外部引線和內(nèi)部邏輯圖管腳外形10/10/

7、202213電氣工程學(xué)院 蘇士美TTL與非門電路74LS00 外部引線和內(nèi)部邏輯圖管腳外形1五、TTL與非門主要參數(shù)：1、輸入、輸出高低電平： （附錄C）2、噪聲容限： 表門電路的抗干擾能力 把反相器傳輸特性中輸入、輸出高低 電壓制成下圖：VNH=VOH-VIH高電平噪聲容限VNL=VIL-VOL低電平噪聲容限 噪聲容限大，電路的抗干擾力強(qiáng)。3、扇入、扇出數(shù)：（1）扇入數(shù)：取決于門電路的輸入端個(gè)數(shù)。 一個(gè)三輸入端的與非門，扇入數(shù)Ni=3（2）扇出數(shù)： No=NOH,NOLmin NOH門輸出為1時(shí)，拉電流負(fù)載驅(qū)動(dòng)同類門的數(shù)目； NOL門輸出為0時(shí)，灌電流負(fù)載驅(qū)動(dòng)同類門的數(shù)目。 一般TTL門：N

8、o10個(gè)10/10/202214電氣工程學(xué)院 蘇士美五、TTL與非門主要參數(shù)：1、輸入、輸出高低電平：VNH=V4、平均傳輸延遲時(shí)間tpd： 如圖：tPLH表門電路輸出由“0”“1”經(jīng)過的時(shí)間。tPHL表門電路輸出由“1”“0”經(jīng)過的時(shí)間。 定義：5、功耗PD： TTL門電路功耗較大。6、延遲功耗積DP： 理想門電路要求高速度，低功耗。 DP為一種綜合性的指標(biāo)： DP=tpdPD(焦耳) DP愈小，表是門電路的性能愈好。10/10/202215電氣工程學(xué)院 蘇士美4、平均傳輸延遲時(shí)間tpd：tPLH表門電路輸出由“0”“六、TTL其它常用門電路：1、TTL或非門、與或非門、異或門等： 性能特點(diǎn)

9、與TTL與非門類似。2、集電極開路與非門：（OC門） Open Collector（1）線與的概念： 將多個(gè)與非門的輸出端直接相連，實(shí)現(xiàn)各輸出端相與的邏輯功能。線與 一般TTL與非門不能線與。 如圖：10/10/202216電氣工程學(xué)院 蘇士美六、TTL其它常用門電路：1、TTL或非門、與或非門、異或門（2）OC門可以線與： 電路組成與符號(hào)： 應(yīng)用時(shí)，T3集電極外接一上拉電阻RP和電源。 多個(gè)OC門線與（輸出并接），可共用一個(gè) 上拉電阻和電源。10/10/202217電氣工程學(xué)院 蘇士美（2）OC門可以線與： 應(yīng)用時(shí)，T3集電極外接一上OC門可直接驅(qū)動(dòng)較大電流的負(fù)載，如指示燈、發(fā)光二極管、蜂鳴

10、器等。例如：10/10/202218電氣工程學(xué)院 蘇士美OC門可直接驅(qū)動(dòng)較大電流的負(fù)載，如指示燈、發(fā)光二極管、蜂鳴器上拉電阻RP的計(jì)算：當(dāng)所有OC門均截止，輸出為“1”：為保證負(fù)載門輸入為1則：10/10/202219電氣工程學(xué)院 蘇士美上拉電阻RP的計(jì)算：當(dāng)所有OC門均截止，輸出為“1”：10當(dāng)OC門線與輸出為“0”時(shí)： 一個(gè)OC門通，導(dǎo)通門灌入的電流最大。為保證輸出為0，則：（看上圖紅線）RP的取值在RPminRPRPmax間，考慮開關(guān)速度，取RP 接近RPmin值。10/10/202220電氣工程學(xué)院 蘇士美當(dāng)OC門線與輸出為“0”時(shí)：RP的取值在RPminRP3、三態(tài)與非門（TSL門）

11、： Tristate Logic一般門：輸出有0和1兩個(gè)狀態(tài)；三態(tài)門：輸出除0、1兩個(gè)狀態(tài)外， 還有第三態(tài)：高阻態(tài)（禁止態(tài)）。（1）簡(jiǎn)單電路構(gòu)成及符號(hào)：A、B信號(hào)輸入端CS片選輸入信號(hào)（使能端、允許端）五版： EN10/10/202221電氣工程學(xué)院 蘇士美3、三態(tài)與非門（TSL門）：一般門：輸出有0和1兩個(gè)狀態(tài)；（2）工作情況：CS=1時(shí)：D止，電路同一般TTL與非門CS=0時(shí)：D通 T2、T3、T4均截止， 輸出端開路（懸空） 既不是“1”，亦不是“0” 高阻態(tài)（禁止態(tài)）（第三態(tài)）。10/10/202222電氣工程學(xué)院 蘇士美（2）工作情況：CS=1時(shí)：D止，電路同一般TTL與非門CS（3

12、）真值表： CS=1有效：（使能端高電平有效） CS=1 TSL在工作狀態(tài) CSA BL10011011110111100高阻CS=0有效 ： （使能端低電平有效） 符號(hào)及真值表：五版：EN有效電平的概念：所謂低電平有效：是指當(dāng)信號(hào)為低電平時(shí)電路完成規(guī)定的操作；而高電平有效是指：當(dāng)信號(hào)為高電平時(shí)電路完成規(guī)定的操作。使能控制信號(hào)、集成芯片的輸入或輸出信號(hào)都有可能是高電平有效或是低電平有效。圖中EN上面的橫線表示該信號(hào)低電平有效。10/10/202223電氣工程學(xué)院 蘇士美（3）真值表： CS=1有效：（使能端高電平有效）CSA B（4）應(yīng)用： TSL門用在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信號(hào)的傳輸10/10/2022

13、24電氣工程學(xué)院 蘇士美（4）應(yīng)用：10/9/202224電氣工程學(xué)院 蘇士美七、抗飽和TTL電路：帶有SBD的BJT電路及符號(hào)：SBD由金屬AlSi接觸形成，與一般D比有以下特點(diǎn)：有單向?qū)щ娦蚤撝惦妷狠^低0.40.5V導(dǎo)電由多數(shù)載流子完成，幾乎無電荷存儲(chǔ)SBDTTL電路（簡(jiǎn)稱STTL）提高開關(guān)速度的原因： 一般TTLtpd：幾十納秒 一般STTLtpd：可降至幾個(gè)納秒10/10/202225電氣工程學(xué)院 蘇士美七、抗飽和TTL電路：帶有SBD的BJT電路及符號(hào)：SBD由STTL的電壓傳輸特性較為理想：TTL集成邏輯門電路系列174系列為TTL集成電路的早期產(chǎn)品，屬中速TTL器件。274L系列

14、為低功耗TTL系列，又稱LTTL系列。374H系列為高速TTL系列。474S系列為肖特基TTL系列，進(jìn)一步提高了速度。574LS系列為低功耗肖特基系列。674AS系列為先進(jìn)肖特基系列，它是74S系列的后繼產(chǎn)品。774ALS系列為先進(jìn)低功耗肖特基系列，是74LS系列的后繼產(chǎn)品。10/10/202226電氣工程學(xué)院 蘇士美STTL的電壓傳輸特性較為理想：TTL集成邏輯門電路系列10例1：TTL電路，寫輸出表達(dá)式10/10/202227電氣工程學(xué)院 蘇士美例1：TTL電路，寫輸出表達(dá)式10/9/202227電氣工程例題2：求LSTTL門驅(qū)動(dòng)基本TTL門的扇出數(shù)從附錄C知 10/10/202228電氣工程學(xué)院 蘇士美例題2：求LSTTL門驅(qū)動(dòng)基本TTL門的扇出數(shù)從附錄C知 1本節(jié)重點(diǎn)：TTL邏輯門的電氣特性（外特性）TTL門的主要技術(shù)參數(shù)各種TTL門、OC、TSL門的功能、符號(hào)、應(yīng)用TTL門電路的內(nèi)部構(gòu)成，工作原理了解。10/10/2