TTL逻辑门电路ppt课件

,*,电气工程学院 苏士美,*,单击此处编辑母版标题样式,第二章 逻辑门电路TTL逻辑门电路,数字电子技术课程,*,电气工程学院 苏士美,*,单击此处编辑母版标题样式,第二章 逻辑门电路TTL逻辑门电路,数字电子技术课程,2.4 TTL逻辑门电路,一、基本BJT反相器的动态特性,二、TTL 反相器,三、TTL 反相器的电气特性,四、TTL 与非门电路,五、TTL 与非门的主要技术参数,六、TTL 其它常用门电路,七、抗饱和TTL 电路,11/11/2024,1,电气工程学院 苏士美,2.4 TTL逻辑门电路一、基本BJT反相器的动态特,2.4 TTL逻辑门电路,（晶体管晶体管门电路，双极型门电路）,Transistor-Transistor Logic,一、基本BJT反相器的动态特性：,如图：基本BJT反相器,若带电容负载C,L,：,当 V,0,由01跳变时：,V,CC,R,C,C,L,充电，,时间常数大，V,0,上升慢,影响开关速度。（R,C,较大）,当V,0,由10跳变时：C,L,BJT放电,此电路简单，速度慢。,11/11/2024,2,电气工程学院 苏士美,2.4 TTL逻辑门电路（晶体管晶体管门电路，双极,二、TTL反相器：,1、电路组成及符号：,11/11/2024,3,电气工程学院 苏士美,二、TTL反相器：1、电路组成及符号：10/6/2023,2、工作原理：各=20,（1）输入为高电平“1”，Vi=3.6V,设T,1,的Je正偏导通，,则V,B1,=4.3V；,而T,1,的Jc、T,2,的Je、T,3,的Je正偏，,共需0.7+0.7+0.7=2.1V的V,B1,；,T,1,的Je正偏导通不成立。,T,1,的Jc、T,2,的Je、T,3,的Je正偏使V,B1,钳位,V,B1,=2.1V,对T,1,工作在倒置状态，=0.01,对T,2,T,3,：设饱和,则V,C2,=0.7+0.2=0.9V,V,0,=V,CES3,=0.2V，输入为“1”；输出为“0”。,V,B1,=2.1V,T,1,倒置,T,4,止,V,B2,=1.4V,T,2,T,3,饱和,V,C2,=0.9V,11/11/2024,4,电气工程学院 苏士美,2、工作原理：各=20（1）输入为高电平“1”，Vi=3,（2）输入为低电平“0”，Vi=0.2V,输入为低“0”，输出为高“1”。,V,B1,=0.9V,T1饱和，V,C1,=0.4V,T,2,T,3,止,T4 通,11/11/2024,5,电气工程学院 苏士美,（2）输入为低电平“0”，Vi=0.2V 输入为低“0”，输,TTL集成反相器7404,74LS04,外部引线和内部逻辑图,管脚,外形,11/11/2024,6,电气工程学院 苏士美,TTL集成反相器740474LS04 外部引线和内部逻辑图管,三、TTL反相器的电气特性：,1、电压传输特性：,11/11/2024,7,电气工程学院 苏士美,三、TTL反相器的电气特性：1、电压传输特性：10/6/20,相关参数：,（1）输入，输出高低电压V,IH,、V,IL,、V,OH,、V,OL,（2）关门电平V,OFF,：,TTL反相器关闭，输出为高，允许的最大低电平输入电压。,当V,I,V,ON,时，相当输入逻辑“1”。,11/11/2024,8,电气工程学院 苏士美,相关参数：10/6/20238电气工程学院 苏士美,2、输入负载特性：,Ri上的电压与Ri的关系曲线。,R,OFF,关门电阻：,反相器关闭，输出为1，输入端所接电阻的最大值。,当R,I,R,ON,时，相当输入为1。,TTL门输入悬空相当接“1”。,11/11/2024,9,电气工程学院 苏士美,2、输入负载特性：Ri上的电压与Ri的关系曲线。ROFF关门,3、带负载特性,：,（输出特性）,灌电流负载：,负载电流从外电路流入反相器。,拉电流负载：,负载电流从反相器流向外电路。,灌电流负载驱动同类门的个数：,（1）灌电流工作情况：,设反相器带同类门负载，如图：,11/11/2024,10,电气工程学院 苏士美,3、带负载特性：（输出特性）灌电流负载：负载电流从外电路流入,（2）拉电流工作情况：,驱动门输出为1，如图：,拉电流负载驱动同类门的数目：,11/11/2024,11,电气工程学院 苏士美,（2）拉电流工作情况：拉电流负载驱动同类门的数目：10/6/,四、TTL与非门电路：,从TTL反相器，可改进成TTL与非门，,二者特性类同。,如图：,T,1,采用多发射极三极管（二、三、四）,当A、B、C输入有“0”时，T,2,、T,3,止，T,4,通，输出为“1”,只有A、B、C输入全“1”时，V,B1,=2.1V，T,2,、T,3,饱和，T,4,止，输出为“0”。,与非逻辑关系,TTL反相器的电气特性，适用于TTL与非门,各参数以手册中给出的为准。,11/11/2024,12,电气工程学院 苏士美,四、TTL与非门电路：从TTL反相器，可改进成TTL与非门，,TTL与非门电路,74LS00,外部引线和内部逻辑图,管脚,外形,11/11/2024,13,电气工程学院 苏士美,TTL与非门电路74LS00 外部引线和内部逻辑图管脚外形1,五、TTL与非门主要参数：,1、输入、输出高低电平：,（附录C）,2、噪声容限：,表门电路的抗干扰能力,把反相器传输特性中输入、输出高低,电压制成下图：,V,NH,=V,OH,-V,IH,高电平噪声容限,V,NL,=V,IL,-V,OL,低电平噪声容限,噪声容限大，电路的抗干扰力强。,3、扇入、扇出数：,（1）扇入数：取决于门电路的输入端个数。,一个三输入端的与非门，扇入数Ni=3,（2）扇出数：,No=N,OH,N,OL,min,N,OH,门输出为1时，拉电流负载驱动同类门的数目；,N,OL,门输出为0时，灌电流负载驱动同类门的数目。,一般TTL门：No10个,11/11/2024,14,电气工程学院 苏士美,五、TTL与非门主要参数：1、输入、输出高低电平：VNH=V,4、平均传输延迟时间,t,pd,：,如图：,t,PLH,表门电路输出由“0”“1”经过的时间。,t,PHL,表门电路输出由“1”“0”经过的时间。,定义：,5、功耗,P,D,：,TTL门电路功耗较大。,6、延迟功耗积,DP,：,理想门电路要求高速度，低功耗。,DP,为一种综合性的指标：,DP,=,t,pd,P,D,(焦耳),DP,愈小，表是门电路的性能愈好。,11/11/2024,15,电气工程学院 苏士美,4、平均传输延迟时间tpd：tPLH表门电路输出由“0”“,六、TTL其它常用门电路：,1、TTL或非门、与或非门、异或门等：,性能特点与TTL与非门类似。,2、集电极开路与非门：（OC门）,Open Collector,（1）线与的概念：,将多个与非门的输出端直接相连，实现各输,出端相与的逻辑功能。,线与,一般TTL与非门不能线与。,如图：,11/11/2024,16,电气工程学院 苏士美,六、TTL其它常用门电路：1、TTL或非门、与或非门、异或门,（2）OC门可以线与：,电路组成与符号：,应用时，T,3,集电极外接一上拉电阻R,P,和电源。,多个OC门线与（输出并接），可共用一个,上拉电阻和电源。,11/11/2024,17,电气工程学院 苏士美,（2）OC门可以线与：应用时，T3集电极外接一上,OC门可直接驱动较大电流的负载，如指示灯、发光二极管、蜂鸣器等。,例如：,11/11/2024,18,电气工程学院 苏士美,OC门可直接驱动较大电流的负载，如指示灯、发光二极管、蜂鸣器,上拉电阻R,P,的计算：,当所有OC门均截止，输出为“1”：,为保证负载门输入为1,则：,11/11/2024,19,电气工程学院 苏士美,上拉电阻RP的计算：当所有OC门均截止，输出为“1”：10,当OC门线与输出为“0”时：,一个OC门通，导通门灌入的电流最大。,为保证输出为0，则：（看上图红线）,R,P,的取值在,R,Pmin,R,P,R,Pmax,间，,考虑开关速度，取,R,P,接近,R,Pmin,值。,11/11/2024,20,电气工程学院 苏士美,当OC门线与输出为“0”时：RP的取值在RPminRP,3、三态与非门（TSL门）：,Tristate Logic,一般门：输出有0和1两个状态；,三态门：输出除0、1两个状态外，,还有第三态：高阻态（禁止态）。,（1）简单电路构成及符号：,A、B信号输入端,CS片选输入信号（使能端、允许端）,五版：EN,11/11/2024,21,电气工程学院 苏士美,3、三态与非门（TSL门）：一般门：输出有0和1两个状态；（,（,2）工作情况：,CS=1时：D止，电路同一般TTL与非门,CS=0时：D通,T,2,、T,3,、T,4,均截止，,输出端开路（悬空）,既不是“1”，亦不是“0”,高阻态（禁止态）（第三态）。,11/11/2024,22,电气工程学院 苏士美,（2）工作情况：CS=1时：D止，电路同一般TTL与非门CS,（3）真值表：,CS=1有效：（使能端高电平有效）,CS=1 TSL在工作状态,CS,A,B,L,1,0,0,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1,1,0,0,高阻,CS=0有效：,（使能端低电平有效）,符号及真值表：,五版：EN,有效电平的概念：,所谓低电平有效：是指当信号为低电平时电路完成规定的操作；而高电平有效是指：当信号为高电平时电路完成规定的操作。,使能控制信号、集成芯片的输入或输出信号都有可能是高电平有效或是低电平有效。,图中EN上面的横线表示该信号低电平有效。,11/11/2024,23,电气工程学院 苏士美,（3）真值表：CS=1有效：（使能端高电平有效）CSA B,（4）应用：,TSL门用在计算机系统信号的传输,11/11/2024,24,电气工程学院 苏士美,（4）应用：10/6/202324电气工程学院 苏士美,七、抗饱和TTL电路：,带有SBD的BJT电路及符号：,SBD由金属AlSi接触形成，与一般D比有以下特点：,有单向导电性,阈值电压较低0.40.5V,导电由多数载流子完成，几乎无电荷存储,SBDTTL电路（简称STTL）提高开关速度的原因：,一般TTLtpd：几十纳秒,一般STTLtpd：可降至几个纳秒,11/11/2024,25,电气工程学院 苏士美,七、抗饱和TTL电路：带有SBD的BJT电路及符号：SBD由,STTL的电压传输特性较为理想：,TTL集成逻辑门电路系列,174系列,为,TTL,集成电路的早期产品，属中速,TTL,器件。,274,L,系列,为低功耗,TTL,系列，又称,LTTL,系列。,374,H,系列,为高速,TTL,系列。,474,S,系列,为肖特基TTL系列，进一步提高了速度。,574LS系列,为低功耗肖特基系列。,674AS系列,为先进肖特基系列，它是74S系列的后继产品。,774ALS系列,为先进低功耗肖特基系列，是74LS系列的后继产品。,11/11/2024,26,电气工程学院 苏士美,STTL的电压传输特性较为理想：TTL集成逻辑门电路系列10,例1：TTL电路，写输出表达式,11/11/2024,27,电气工程学院 苏士美,例1：TTL电路，写输出表达式10/6/202327电气工程,例题2：求LSTTL门驱动基本TTL门的扇出数,从附录C知,11/11/2024,28,电气工程学院 苏士美,例题2：求LSTTL门驱动基本TTL门的扇出数从附录C知 1,本节重点：,TTL逻辑门的电气特性（外特性）,TTL门的主要技术参数,各种TTL门、OC、TSL门的功能、符号、应用,TTL门电路的内部构成，工作原理了解。,11/11/2024,29,电气工程学院 苏士美,本节重点：TTL逻辑门的电气特性（外特性）10/6/2023,11/11/2024,30,电气工程学院 苏士美,10/6/202330电气工程学院 苏士美,作业,2、4、2,（概念）,【五版:3