TTL集成逻辑门电路(精)课件

TTL与非门的电路结构与电压传输特性 TTL与非门的主要参数 OC门、TSL门的电路结构与应用 TTL集成逻辑门电路 TTL与非门的电路结构与电压传输特性1TTLTTL与非门的典型电路结构与非门的典型电路结构 输入级输入级中间放大中间放大输出级输出级由一个多发射极由一个多发射极晶体管晶体管V1和电阻和电阻R1组成，相当于组成，相当于一个与门一个与门 由晶体管由晶体管V2、电阻电阻R2、R3组组成，起倒相作用，成，起倒相作用，在在V2的集电极的集电极和发射极各提一和发射极各提一个电压信号，两个电压信号，两者相位相反，供者相位相反，供给维拉式结构的给维拉式结构的输出级输出级由晶体管由晶体管V3、V4、V5和电和电阻阻R4、R5组组成推拉式结成推拉式结构的输出电构的输出电路，其作用路，其作用是实现反相，是实现反相，为降低输出为降低输出电阻，提高电阻，提高负载能力负载能力 TTL与非门的典型电路结构 输入级中间放大输出级由一个多发射2TTLTTL反相器电压传输特性反相器电压传输特性 电压传输特性描述了输出电压与输电压传输特性描述了输出电压与输入电压的函数关系入电压的函数关系 U UI I：加在多射极晶体管：加在多射极晶体管T1T1发射极的输入电压发射极的输入电压U UO O：输出电压：输出电压 电压传输特性电压传输特性即即 U UO O=f(U=f(UI I)TTL反相器电压传输特性 电压传输特性描述了输出电压3ABAB段（高电平段）段（高电平段）BCBC段（下降段）段（下降段）CDCD段（转折段）段（转折段）DEDE段（低电平段）段（低电平段）当当uI 0.5VuI 0.5V时，时，uo=3.6Vuo=3.6V。这是特性曲线的截止区。这是特性曲线的截止区 0.5VuI1.3V0.5VuI1.3V时，输出电压时，输出电压uouo随随uIuI的增大从高电的增大从高电平线性下降平线性下降 1.4VuI1.3V1.4VuI1.3V时，输出电压时，输出电压uouo急剧下降。急剧下降。阈值电压阈值电压 uI1.4V,uI1.4V,输出电压输出电压uo=0.3V uo=0.3V AB段（高电平段）BC段（下降段）CD段（转折段）4 为保证输出为标准高电平时，允许输入低电平的为保证输出为标准高电平时，允许输入低电平的最大值称为最大值称为关门电平关门电平，以，以U UOFFOFF表示。表示。U UOFFOFF1V1V。只有当。只有当u uI IUUUONON时与非门才开通，输出低电平时与非门才开通，输出低电平 为保证输出为标准高电平时，允许输入低电平的最大值称为5集成与非门的主要参数集成与非门的主要参数 输出高电平输出高电平U UOHOH 阈值电压阈值电压U UT T 输入低电平电流输入低电平电流I IILIL 输入高电平电流输入高电平电流I IOHOH 输出低电平电流输出低电平电流I IIHIH 输出低电平输出低电平U UOLOL 输出高电平电流输出高电平电流I I 扇出系数扇出系数N N 平均传输延迟时间平均传输延迟时间t tpdpd 集成与非门的主要参数 输出高电平UOH 阈值电压UT6输出高电平输出高电平U UOHOH UOH是指与非门输入端至少有一个为低电平时的输出电压值 规定UOH3.4V其最小值为2.4V，小于该值不再视为高电平，这一规定是在TTL电路中所加电源为+5V时确定的 输出高电平UOH UOH是指与非门输入端至少有一个为低电7输出低电平输出低电平U UOL UOL是指与非门输入端全为高电平时的输出电压值，一般规定U0.4V。U0.4V,输出不再视为低电平 输出低电平UOL UOL是指与非门输入端全为高电平时的8阈值电压阈值电压U UT T UT也称为门槛电压，它是在特性曲线上为输入信号规定的一个特殊的区分高电平和低电平界限的电压值。UT1.4V 当uIUT时，输出为高电平，即uO为1 阈值电压UT UT也称为门槛电压，它是在特性曲线上为输入信号9输入低电平电流输入低电平电流I IILIL 输入为低电平时，流入输入端的电流。典型值为-1.4Ma,“-”号表示实际电流是流出输入端 输入低电平电流IIL 输入为低电平时，流入输入端的电流。典型10输入高电平电流输入高电平电流I IITIT 输入为高电平时，流入输入端的电流，输入为高电平时，流入输入端的电流，一般为数十微安一般为数十微安输入高电平电流IIT 输入为高电平时，流入输入端的电流，11输出低电平电流输出低电平电流I IIHIH 集成与非门的主要参数集成与非门的主要参数 输出为低电平时，由负载流入输出端的电流，称为灌电流，这时带的负载为灌电流负载 IOL(max)为IOL的极限值，一般为十几微安当IOLIOL(max)时uO0.4V,输出不再是低电平 输出低电平电流IIH 集成与非门的主要参数 输出为低电平时，12 输出高电平电流输出高电平电流I I 输出为高电平时，流出输出端的电流，称为拉电流，这时所带的负载为拉电流负载 IOH(max)为IOH的极限值，一般为几毫安当IOHIOH(max)时，输出不再是高电平 输出高电平电流I 输出为高电平时，流出输出端的电流13扇出系数扇出系数N N N N是指与非门的负载能力，即与非门输出能是指与非门的负载能力，即与非门输出能够带动同类门的最大数目。够带动同类门的最大数目。由负载参量可知，集成与非门的负载能力是由负载参量可知，集成与非门的负载能力是有一定限制的，一般有一定限制的，一般N10 N10 扇出系数N N是指与非门的负载能力，即与非门输出能够14平均传输延迟时间平均传输延迟时间t tpdpd 在实际逻辑电路中，一级门的输出往往就是在实际逻辑电路中，一级门的输出往往就是下级门的输入。下级门的输入。由于晶体管的接通时间由于晶体管的接通时间t tpdpd和关闭时间和关闭时间t toffoff均均不为不为0 0，也就是说它们的导通、截止过程都需要一，也就是说它们的导通、截止过程都需要一定的时间，所以当定的时间，所以当TTLTTL反相器的输入信号发生变化反相器的输入信号发生变化时，它的输出不能立即变化，而存在一定的延迟时，它的输出不能立即变化，而存在一定的延迟时间时间 平均传输延迟时间tpd 在实际逻辑电路中，一级门的输15集成与非门的主要参数集成与非门的主要参数 输出波形下降沿的输出波形下降沿的50%处（处（A点）与输入波形上沿的点）与输入波形上沿的50%处处（A点）的时间间隔称为点）的时间间隔称为导通延迟时间导通延迟时间tPHL 输出波形上升沿的输出波形上升沿的50%处（处（B点）与输入波形下沿的点）与输入波形下沿的50%处处（B点）的时间间隔称为点）的时间间隔称为截止延迟时间截止延迟时间tPLH tPHL与与tPLH的平均值称为的平均值称为平均传输延迟时间平均传输延迟时间tpd（简称传输（简称传输延迟），即延迟），即它是衡量门电路开关速度的一个重要指标。典它是衡量门电路开关速度的一个重要指标。典型型TTL反相器的反相器的tpd约为约为310ns集成与非门的主要参数 输出波形下降沿的50%处（A点）与输16OCOC门、门、TSLTSL门电路结构与应用门电路结构与应用OCOC门工作原理门工作原理 当输入人当输入人A A、B B都为高电平时，都为高电平时，T2T2和和T5T5饱和导通，饱和导通，输出低电平输出低电平当输入当输入A A、B B中有低电平时，中有低电平时，T2T2和和T5T5截止，截止，输出输出高电平。因此，高电平。因此，OCOC门具有与非功能门具有与非功能烟台汽车工程职业学院OC门、TSL门电路结构与应用OC门工作原理 当输入人A17应用举例应用举例（1 1）带动负载电压高于）带动负载电压高于5 5伏的负载伏的负载 对于负载电压高于对于负载电压高于5V5V的负载，普通与非门无法直接驱的负载，普通与非门无法直接驱动，动，OCOC门可以发挥其作用驱动负载。门可以发挥其作用驱动负载。0 01 10 00 01 11 10 01 11 10 0应用举例（1）带动负载电压高于5伏的负载 对于负载电压高于518（2 2）实现线与）实现线与 与非门是以与非门是以非门非门做输出，通常做输出，通常2 2个与非门输出端个与非门输出端不能不能直接并接直接并接.反相器输出电阻很小，当两个与非门输出端直接相反相器输出电阻很小，当两个与非门输出端直接相连时，若连时，若1 1个门输出高电平，而另个门输出高电平，而另1 1个门输出低电平，则个门输出低电平，则会有大电流从会有大电流从1 1个门输出流向另个门输出流向另1 1个门，既抬高了导通门个门，既抬高了导通门的输出低电平电位，又会因为功耗过大而损坏门电路的输出低电平电位，又会因为功耗过大而损坏门电路 原因原因:（2）实现线与 与非门是以非门做输出，通常2个与非门输出19 OCOC门中集电极是开路的，需将集电极经外接负门中集电极是开路的，需将集电极经外接负载电阻载电阻R Rt t接至外加电源后，电路才能实现与非逻辑接至外加电源后，电路才能实现与非逻辑功能。由于这一特点功能。由于这一特点OCOC门可以实现与的功能。门可以实现与的功能。OC门中集电极是开路的，需将集电极经外接负载电阻Rt接20三态输出门（三态输出门（TSLTSL门）工作原理门）工作原理控控制制端端高高电电平平有有效效 三态输出门（TSL门）工作原理控制端高电平有效 21控控制制端端低低电电平平有有效效控制端低电平有效22 _ EN A B Y 1 0 0 0 0 x x 0 0 0 1 1 0 1 1 高阻状高阻状态 1 1 1 0 _ 23三态输出门应用举例三态输出门应用举例（1 1）用三态输出门构成单向总线）用三态输出门构成单向总线三态输出门应用举例（1）用三态输出门构成单向总线24三态输出门应用举例三态输出门应用举例（2 2）用三态输出门构成双向总线）用三态输出门构成双向总线三态输出门应用举例（2）用三态输出门构成双向总线25各类各类TTLTTL集成逻辑门的及功耗比较集成逻辑门的及功耗比较 系列型号国际通用型号速度/ns功耗/mWT00074/54 x x1010T200074H x x62274S x x320T300074AS x x1.52274L x x331T400074LS x x5274ALS x x41各类TTL集成逻辑门的及功耗比较 系列型号国际通用型号速度/26作业：作业：P52 1.(1)(2)(3)P52 1.(1)(2)(3)2.(1)(2)2.(1)(2)5.(1)5.(1)作业：P52 1.(1)(2)(3)27