第六讲 TTL与非门电路

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,TTL,与非门电路,任务设置,能合理使用,TTL,与非门实现相应电路功能。,温控电路（教材,P35,例,2-3,）,数字频率计的受控传输门（教材,P35,例,2-4,）,知识点导入,这一讲我们将重点学习,TTL,与非门,的电路结构、工作原理以及主要外部特性（电路设计时必须合理选择电源电压、输入负载、输出负载等），并使用与非门实现某些电路功能。,一、,TTL,与非门,电路,与非门,74LS00,a,）电路图,b,）引脚图,输入级,中间倒相级,输出级,钳位二极管,有源泄放回路,TTL,与非门主要由输入级、中间倒相级和输出级三部分组成。,输入级由二极管,VD1,、,VD2,、,VD3,、,VD4,和电阻,R1,组成。,输入级用以实现与功能,。,中间倒相级由三极管,V2,、,V6,和电阻,R2,、,R3,、,R6,组成。,输出级由,VD5,、,VD6,、,V3,、,V4,、,V5,和,R4,、,R5,组成。,下面分两种情况讨论与非门的工作原理：,（,1,）输入端有一个或数个低电平；,（,2,）输入端都为高电平。,输入端有一个或数个低电平,0V,5V,0.35V,优先导通,截止,截止,约,5V,导通,导通,约,3.6V,截止,关门状态,肖特基二极管正向压降为,0.35V,。,输入端都为高电平,5V,5V,截止,截止,i,i,饱和导通,饱和导通,0.3V,0.7V,1V,导通,截止,开门状态,由以上分析可知，当电路的任一输入端有低电平时，输出为高电平；当输入全为高电平时，输出为低电平，即有,0,出,1,，全,1,出,0,。电路输出与输入之间为与非逻辑关系，即 。,有,0,必,1,，全,1,则,0,VD1,、,VD2,为输入钳位二极管，用以抑制输入端出现的负极性干扰，当输入负极性干扰电压大于钳位二极管的正向导通电压时，二极管导通，输入端的负向电压被钳在二级管的正向导通电压,-0.3V,-0.4V,上，这不但抑制了输入端的负极性干扰而且对,VD3,、,VD4,还有保护作用。,当输入端信号为正时，钳位二极管截止，不起作用。,图,R3,、,R6,、,V6,构成,V5,的有源泄放回路。,当,V2,由导通变为截止后，,V5,不能立即脱离饱和状态，由于,V6,在一段时间内仍处于导通，就为,V5,的基极电流提供了泄放回路，加快了,V5,的截止过程。,当,V2,由截止变为导通时，由于,R3,和,R6,的存在，所以,V5,先于,V6,导通，,V2,发射极电流几乎全部注入,V5,的基极，因而加速了,V5,的导通过程。而在稳态下，由于,V6,导通后的分流作用，减少了,V5,的基极电流，从而减轻了,V5,的饱和程度，有利于缩短,V5,的关闭时间。,图,VD5,提供了,V4,由饱和到截止的泄放回路；,VD6,提供了输出端,Y,由高电平转变到低电平时电荷的泄放回路。,图,二、,TTL,与非门的主要外部特性,（一）电压传输特性,LSTTL,与非门电压传输特性,a,）测试电路,b,）特性曲线,关门电平,U,OFF,在保证输出为标准高电平,U,SH,时，允许输入低电平的最大值。,开门电平,U,ON,在保证输出为标准低电平,U,SL,时，允许输入高电平的最小值。,阈值电压,U,T,工作在电压转折区中点对应的输入电压称为阈值电压。在近似分析时，可以认为：当,U,I,U,T,时，与非门工作在开通状态，输出低电平,U,OL,。,噪声容限,在输入信号上叠加的噪声电压只要不超过允许值，就不会影响电路的逻辑功能，这个允许值称为噪声容限。,低电平噪声容限,高电平噪声容限,噪声容限越大，抗干扰能力越强。,（二）输入负载特性,LSTTL,与非门输入端负载特性,a,）测试图,b,）负载特性曲线,*（三）输出负载特性,1,输出高电平、带拉电流负载时的输出特性,LSTTL,与非门输出高电平时的输出特性,a,）测试图,b,）输出高电平时的特性曲线,2,输出低电平、带灌电流负载时的输出特性,LSTTL,与非门输入为高电平时的输出特性,a,）测试图,b,）输出低电平特性曲线,*（四）传输延迟时间,在,TTL,与非门中，由于二极管、三极管由导通变为截止或由截止变为导通时，都需要一定的时间，再加上电路内部元器件及连线存在一定的寄生电容，当输入电压,U,I,为一个矩形脉冲时，输出电压,U,O,的脉冲波形不仅比输入波形延迟了一定的时间，而且波形的上升沿和下降沿都变坏了。输出电压,U,O,的波形滞后于输入电压,U,I,波形的时间称作,传输延迟时间,。,从输入电压,U,I,波形上升沿,0.5U,Im,到输出电压,U,O,下降沿,0.5U,Om,之间的时间，称作,导通延迟时间,，用,t,rd,表示。,从输入电压,U,I,波形下降沿,0.5U,Im,到输出电压,U,O,上升沿,0.5U,Om,之间的时间，称作,截止延迟时间,，用,t,fd,表示。,平均延迟时间,t,pd,为,t,rd,和,t,fd,的平均值。,t,pd,越小，说明门电路的开关速度越高，工作频率也越高。,为了提高开关速度，可采用抗饱和三极管和有源泄放回路。,