T4和R4构成推拉式的输出级能有效地降低输出级的静态功课件

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,*,输出级,由T,3,、D,2,、T,4,和,R,4,构成,推拉式,的输出级。能有效地降低输出级的静态功耗并提高了驱动负载的能力。,中间级,由,T,2,和电阻,R,2,、,R,3,组成，从T,2,的集电极和发射极,同时,输出,两个相位相反,的信号，作为T,3,和T,4,输出级的驱动信号；,3.4.1 TTL,反相器,1.电路结构和工作原理,输入级,由,T,1,和电阻,R,1,组成。D,1,可以防止输入端出现过大的负电压。,3.4 TTL门电路,1,TTL电路正常工作电压规定为5V,输出级中间级由T2和电阻R2、R3组成，从T2的集电极和发射,1,（1）当输入为低电平（,I,=0.2 V）,T,1,深度饱和,截止,导通,导通,截止,饱和,低电平,T,3,D,2,T,4,T,2,T,1,输入,高电平,输出,T,2,、,T,4,截止，,T,3,、D,2,导通,注意：,即使是同一型号的器件，在电路参数上也存在一定的分散性，而且输出端所接的负载情况也不一定相同，因此V,OH,值也会有差异。,（1）当输入为低电平（I=0.2 V）T1 深度饱和截,2,（2）当输入为高电平（,I,=3.6 V）,T,2,、T,4,饱和导通,T,1,:倒置状态,T,3,和D,2,截止,饱和,截止,截止,饱和,倒置,高电平,T,3,D,2,T,4,T,2,T,1,输入,低电平,输出,当V,I,由低电平开始上升时V,I,V,B1,，当V,B1,=2.1V时,V,C2,0.7+0.1=0.8V,使输出为低电平,v,O,=,V,CES4,0.2V,（2）当输入为高电平（I=3.6 V）T2、T4饱和,3,电压传输特性,把电压传输特性转折区中点对应的输入电压称为阈值电压。,阈值电压,V,TH,约为1.4V,电压传输特性把电压传输特性转折区中点对应的输入电压称为阈值电,4,2.输入特性,结论：无论输入为高电平还是低电平，输入电流都不等于零。而且空载下的电源电流也比较大。这两点与CMOS电路形成了鲜明的对照。由于TTL电路的功耗比较大，所以难以做成大规模集成电路。,2.输入特性 结论：无论输入为高电平还,5,结论：对于输出端的状态而言，TTL输入端悬空状态和接逻辑1电平是等效的。,注意：在CMOS电路中若输入端经过电阻接地，由于电阻上没有电流流过，所以输入端的电位始终为零,开门电阻R,ON,；关门电阻R,OFF,。,TTL与非门输入端经电阻接地时，一定要注意电阻的阻值：当RR,ON,时就相当于输入高电平；当RR,OFF,时就相当于输入低电平。,输入负载特性：,4,结论：对于输出端的状态而言，TTL输入端悬空状态和接逻辑1电,6,3.输出特性,2.需要驱动,较大,的负载电流时，总是用输出,低电平,去驱动。,R,OH,在100,以内；I,OH（max）,0.4mA,R,OL,小于8,；,I,OL（max）,16mA,1.负载电路在允许的工作范围内变化时，输出的高、低电平变化不大。,注意：输出端不允许直接接地或直接接+5V,3.输出特性2.需要驱动较大的负载电流时，总是用输出低电,7,V,CC,3.4.2 TTL与非门、或非门、与或非门和异或门,1.与非门,VCC3.4.2 TTL与非门、或非门、与或非门和异或门1.,8,2.或非门,3.与或非门,2.或非门3.与或非门,9,4.异或门,当A、B同时为低电平时：,T,6,、T,4,和T,5,同时截止，并使T,7,和T,9,导通、T,8,截止，输出低电平。,当A、B同时为高电平时：,T,6,和T,9,导通、T,8,截止，输出低电平。,当A、B状态不同时：,T,6,截止。同时，A、B当中的一个高电平输入使T,4,、T,5,中的一个导通，并使T,7,截止。由于T,6,和T,7,同时截止，因而使T,9,截止、T,8,导通，输出高电平。,4.异或门 当A、B同时为低电平时：,10,3.4.3 三态输出和集电极开路输出的TTL门电路,1.三态输出的门电路,推拉式输出结构的门电路禁止输出端并联使用。,3.4.3 三态输出和集电极开路输出的TTL门电路1.三态,11,2.集电极开路输出的门电路（open ollector）,为了获得输出的高低电平，需要将OC门的输出端经过一个上拉电阻接至电源。,多个OC门的输出端并联实现“线与”，并可将OC门用于信 号到总线的连接。,结构图和逻辑符号,注意：R,P,的选择范围,2.集电极开路输出的门电路（open ollector）为,12,OC门应用的几个方面,（2）实现电平转换。,如图示，可使输出高电平变为10V。,（3）用做驱动器。,如图示，用来驱动发光二极管的电路。,(1)实现“线与”,OC门应用的几个方面（2）实现电平转换。（3）用做驱动器。(,13,1.直流电气特性和参数,(1)输入高电平,V,IH,和输入低电平,V,IL,在74系列中，电源电压+5V，,V,IH(min),为2V，,V,IL(max),为0.8V。,(2)输出高电平,V,OH,和输出低电平,V,OL,在74系列中，,V,OH(min),为2.4V（当负载电流为,-,0.4mA），,V,OL(max),为0.4V（当负载电流为16mA）。,3.4.4 TTL门电路的电气特性和参数,1.直流电气特性和参数3.4.4 TTL门电路的电气特性和,14,(3)噪声容限,V,NH,和,V,NL,V,NH,V,OH(min),V,IH(min),0.4V,V,NL,V,IL(max),V,OL(max),0.4V,(4)高电平输出电流,I,OH,和低电平输出电流,I,OL,I,OH(max),I,OL(max),在74系列中，,I,OL(max),16mA，,I,OH(max),0.4mA。,(5)高电平输入电流,I,IH,和低电平输入电流,I,IL,I,IH(max),t,PHL,在74系列中，,t,PHL,8ns，,t,PLH,12ns，,平均传输延迟时间,t,pd,在10,ns,左右。,2.开关电气特性和参数tPLH tPHL 在74系,17,成因：输出电平转换过程中，瞬时T,3,和T,4,同时导通,影响：,i,P,较大，流过公共电源线形成干扰源,消除：接滤波电容,(2)电源动态尖峰电流,成因：输出电平转换过程中，瞬时T3和T4同时导通(2,18,3.各种系列TTL门电路的性能比较,参数名称与符号,系列,74,74S,74LS,74AS,74ALS,74F,传输延迟时间t,pd,（ns）,9,3,9.5,1.7,4,3,每个门的功耗（mW）,10,19,2,8,1.2,4,延迟-功耗积dp（pJ）,90,57,19,13.6,4.8,12,为了提高电路的性能，不断地对TTL电路进行改进，以求,降低功耗和缩短传输延迟时间,，于是产生了多种改进系列产品。,3.各种系列TTL门电路的性能比较参数名称与符号系列747,19,不同门电路的接口问题:,驱动电路必须能为负载电路提供足够的驱动电流,驱动电路 负载电路,1、）V,OH(min),V,IH(min),2、）V,OL(max),V,IL(max),4、）I,OL(max),I,IL(total),驱动电路必须能为负载电路提供合乎相应标准的高、低电平,I,OH(max),I,IH(total),3、）,结论：当用TTL门电路驱动CMOS门电路时，必须考虑电压是否满足要求；,当用CMOS门电路驱动TTL门电路时，必须考虑电流是否满足要求。,不同门电路的接口问题:驱动电路必须能为负载电路提供足够的驱动,20,课堂练习：P,106,3.19,解：由表3.4.1可知，与非门G,0,的I,OH（max）,=-0.4mA、I,OL(max),=8mA，,G,1,G,n,的I,IH(max),=20uA、I,IL(max),=-0.4mA,当门P输出为低电平时，,当门P输出为高电平时，,N,应选取,N,OL,，,N,OH,min,，即,N,10,G,0,的输出端最多可以接10个同样的门电路。,课堂练习：P106 3.19解：由表3.4.1可知，与非门G,21,小 结,掌握TTL逻辑门电路的逻辑功能分析及应用。,作 业,P,105,3.13、3.14、3.17、3.21,掌握TTL门电路与CMOS门电路的性能参数区别。,思考：一个双输入端的TTL与非门和一个双输入端的CMOS与非门，它们的输入端均是一端接高电平，另一端通过一个10k,的电阻接地，则,TTL与非门输出为,，CMOS与非门输出为,。,小 结掌握TTL逻辑门电路的逻辑功能分析及应用。作 业,22,