第三节-TTL门电路课件.ppt

1、1一、半导体三极管的开关特性2O=80 A6040200放大区：放大区：iC随随iB成正比地变化成正比地变化几乎不受几乎不受vCE变化的影响变化的影响34ebc截止状态ebc饱和状态CE0VC0I 相当于开关断开。相当于开关断开。相当于开关闭和。相当于开关闭和。5YA IIHVVIILVVT深度饱和深度饱和OOLVVT截止截止OOHVV逻辑符号逻辑符号为保证在输入低电平时为保证在输入低电平时,三极管可靠截止，三极管可靠截止，接入了电阻接入了电阻R2和负电源和负电源VEE。三极管非门（反相器）三极管非门（反相器）-VEEVccRC R1 Y（vo）TR2A（vI）AY6-VEEVccRC R1

2、Y（vo）TR2A（vI）7IEEIBI1I1283.313.3vVvVVvRvRR12B123.3 10k2.5k3.3 10R RRRR vIR1R2beVEE+-RB+-VBbe8B8(03.3)V2.0V13.3V IIL0VvVCOCC05VivVIBI8V3.313.3vVvRB+-VBbe9B58(53.3)V1.8V13.3VBBSiIBBEB3B1.80.7A0.44mA2.5 10VViRIIH5VvVOCE(Sat)0vVIBI8V3.313.3vVvCCCE(Sat)BS3C50.1A0.25mA20 1 10VVIR 10反相器是反相器是TTL电路中电路结构最简单的一

3、种。电路中电路结构最简单的一种。因电路输入端和输出端均为三极管结构，所以称为三极管因电路输入端和输出端均为三极管结构，所以称为三极管-三极管逻辑电路，简称三极管逻辑电路，简称TTL电路。电路。TTL反相器的典型电路CCV1R2RYA4T5T2T1T2D1D4R3RI()vO()v4k1.6k1k130B1v2Cv2Ev输入级输入级倒相级倒相级输出级输出级11工作在深度饱和状态，工作在深度饱和状态，TTL反相器的典型电路CCV1R2RYA4T5T2T1T2D1D4R3RI()vO()v4k1.6k1k130B1v2Cv2Ev输入级输入级倒相级倒相级输出级输出级12YATTL反相器的典型电路CCV

4、1R2RYA4T5T2T1T2D1D4R3RI()vO()v4k1.6k1k130B1v2Cv2Ev输入级输入级倒相级倒相级输出级输出级132.电压传输特性电压传输特性THV0ABCDE3.02.01.00.5 1.0 1.5vO/VvI/V1415(min)(min)NHOHIHVVV(max)(max)NLILOLVVVvovivovi16OH(min)OL(max)2.4V,0.4VVVNHNL0.4V,0.4VVVIH(min)IL(max)2.0V,0.8VVV1711CCBE1ILILmAVvVIR 三、反相器的静态输入、输出特性5,0.2CCIILVVVvVIH3.4IVvV40

5、IHAICCV1R4 k1T1DIvIi2be5be18TTL反相器的输入特性曲线反相器的输入特性曲线-1.0 -0.5 0.5 1.0 1.5 2.0 0-0.5-1.0 -1.5 -2.0vI/ViI/mA40ATTLTTL反相器的输入特性反相器的输入特性CCV1R4 k1T1DIvIi2be5be192.输出特性输出特性(1)高电平输出特性高电平输出特性-15 -10 -5 03.02.01.0vOH/ViL/mATTLTTL反相器高电平输出特性反相器高电平输出特性R4T4D2VCCR2RLvOiL1.6k130TTLTTL反相器高电平输出等效电路反相器高电平输出等效电路20TTLTTL

6、反相器低电平输出反相器低电平输出等效电路等效电路CCV3RLR5TOvLiTTLTTL反相器低电平输出特性反相器低电平输出特性L/mAi1051.02.0015vOH/V211ILN ii2IHLN Ii解：解：116161LIiNi0.4100.04L2IHiNIN3G1G2G4GOv22若若RP较小，相当于输入一个低电平信号。较小，相当于输入一个低电平信号。若若RP较大，相当于输入一个高电平信号。较大，相当于输入一个高电平信号。3.输入端负载特性输入端负载特性TTLTTL反相器输入端负载特性反相器输入端负载特性I/VvP/kR2.01.01.02.003.0VCCR1be2be5vIT14

7、kRPTTLTTL反相器输入端经电反相器输入端经电阻接地时的等效电路阻接地时的等效电路23RpOHIHPIH(min)VIRV33.42.0350.04 10PkR OHIH(min)PIHVVRI例3.3.3的电路1G2G1Ov2IvRp240.80.240.6950.70.8 PkkR1IL(max)OLPCCBE1IL(max)VVRRVvV0.69PkR 1IL(max)OLPCCBE1IL(max)VVRRVvVILvVOLVCCR1be2be5T14kRP25四、反相器的动态特性26将输出高电平降至将输出高电平降至2.0V时输入正脉冲的幅度，时输入正脉冲的幅度，定义为定义为正脉冲噪

8、声容限。正脉冲噪声容限。将输出低电平上升至将输出低电平上升至0.8V时输入负脉冲的幅度，时输入负脉冲的幅度，定义为定义为负脉冲噪声容限。负脉冲噪声容限。当输入脉冲的宽度达到微秒数量级时，当输入脉冲的宽度达到微秒数量级时，应将输入信号按直流信号处理。应将输入信号按直流信号处理。27输出由低电平突然转变为高电平的过渡过程中，输出由低电平突然转变为高电平的过渡过程中，出现短时间内出现短时间内T4和和T5同时导通的状态，同时导通的状态，有很大的瞬时电流流经有很大的瞬时电流流经T4和和T5，使电源电流出现使电源电流出现尖峰脉冲。尖峰脉冲。2829五、其他类型的门电路()YAB 多发射极三极管可看作两个多

9、发射极三极管可看作两个发射极独立而基极和集电极发射极独立而基极和集电极分别并联在一起的三极管。分别并联在一起的三极管。把两个输入端并联使用时，低电平输入电流和反相器相同。把两个输入端并联使用时，低电平输入电流和反相器相同。输入接高电平时，输入端分别为两倒置三极管的等效集电极，输入接高电平时，输入端分别为两倒置三极管的等效集电极，总的输入电流为单个输入端的高电平输入电流的两倍。总的输入电流为单个输入端的高电平输入电流的两倍。YCCVAB1T2T4T5T1D2D3D1R2R3R4R4k1.6k1301kTTLTTL与非门电路与非门电路30()YAB YCCVAB1T2T4T5T1R3R4R2R1R

10、1T2TTTLTTL或非门电路或非门电路31()YABCD TTLTTL与与-或非门或非门YCCVAB1T2T4T5T1R3R4R2R1R1T2TCD32YABA BCCV8T9TY7T6T5T4T1T2T3TABTTLTTL异或门异或门332.集电极开路的门电路（集电极开路的门电路（OC门）门）34CCVLR集电极开路与非门集电极开路与非门1R2T2R3RYBACCV5T1TYBA图形符号图形符号3521YYY ()()ABCD()ABCD CCVLRY1R2T2R3R1YBACCV5T1T1R2T2R3R2YDCCCV5T1TDCBAY2G1GLRCCV36CCOHL(max)OHIHVV

11、RnImI外接负载电阻外接负载电阻RL的计算的计算ILVLRCCVnmILVILV计算计算OCOC门负载电阻最大值的工作状态门负载电阻最大值的工作状态37CCOLL(min)LMILVVRIm IILVLRCCVILVILV计算计算OCOC门负载电阻最小值的工作状态门负载电阻最小值的工作状态m38n1G3G4G5GY例例3.3.4的电路的电路2GLRCCV39C CO HL(m ax)O HIHVVRnIm IC CO LL(m in)L MI LVVRImI1LkR 532.6320.290.04kk 50.40.3 51 631kk40()YAB CCV4TBAY1T2T5TDPENYAB

12、EN41()YAB CCV4TBAY1T2T5TDP()EN YABEN42六、TTL电路的改进系列1.74H系列系列74H系列又称高速系列。系列又称高速系列。为了提高电路的开关速度，为了提高电路的开关速度，减小传输延迟时间，减小传输延迟时间，电路采取了两项改进措施。电路采取了两项改进措施。一是在输出级采用了达林顿结构，一是在输出级采用了达林顿结构，二是将所有电阻的阻值普遍降低了一倍。二是将所有电阻的阻值普遍降低了一倍。减小电阻阻值带来的不利影响是增加了电路的静态功耗。减小电阻阻值带来的不利影响是增加了电路的静态功耗。CCVYAB1T2T4T5T1D2D1R2R3R4RK8.276058470

13、74H系列与非门(74H00)5R4k3T432.74S系列系列74S系列又称肖特基系列。系列又称肖特基系列。在在74S系列的门电路中，系列的门电路中，采用了抗饱和三极管（或称为肖特基三极管）。采用了抗饱和三极管（或称为肖特基三极管）。抗饱和三极管是由普通的双极型三极管和抗饱和三极管是由普通的双极型三极管和肖特基势垒二极管组合而成的。肖特基势垒二极管组合而成的。肖特基二极管是由金属和半导体接触而形成的。肖特基二极管是由金属和半导体接触而形成的。bececb44电路结构的另一个特点是电路结构的另一个特点是:为为T5管提供了一个有源泄放电路，管提供了一个有源泄放电路，减少了减少了T5的基极电流，也

14、就减轻了的基极电流，也就减轻了T5的饱和程度，的饱和程度，有利于加快有利于加快T5从导通变为截止的过程。从导通变为截止的过程。有源泄放回路的存在缩短了门电路的传输延迟时间。有源泄放回路的存在缩短了门电路的传输延迟时间。还改善了门电路的电压传输特性。还改善了门电路的电压传输特性。电路的缺点：电路的缺点：电路的功耗加大了。电路的功耗加大了。输出低电平升高了。输出低电平升高了。453.74LS系列系列性能比较理想的门电路应该工作速度既快，功耗又小。性能比较理想的门电路应该工作速度既快，功耗又小。只有用传输延迟时间和功耗的乘积（延迟只有用传输延迟时间和功耗的乘积（延迟-功耗积），功耗积），才能全面评价

15、门电路性能的优劣。才能全面评价门电路性能的优劣。延迟延迟-功耗积越小，电路的综合性能越好。功耗积越小，电路的综合性能越好。为了得到更小的延迟为了得到更小的延迟-功耗积，功耗积，在兼顾功耗与速度两方面的基础上，在兼顾功耗与速度两方面的基础上，进一步开发了进一步开发了74LS系列（称为低功耗肖特基系列）。系列（称为低功耗肖特基系列）。464.74AS和和74ALS系列系列74AS系列是为了进一步缩短传输延迟时间。系列是为了进一步缩短传输延迟时间。它的电路结构和它的电路结构和74LS系列相似，系列相似，但是电路中采用了很低的电阻阻值，但是电路中采用了很低的电阻阻值，从而提高了工作速度，但功耗较大。从

16、而提高了工作速度，但功耗较大。74ALS系列是为了获得更小的延迟系列是为了获得更小的延迟-功耗积，功耗积，它的延迟它的延迟-功耗积是功耗积是TTL电路所有系列中最小的。电路所有系列中最小的。475.54、54H、54S、54LS系列系列54系列的系列的TTL电路和电路和74系列电路，系列电路，具有完全相同的电路结构和电器性能参数。具有完全相同的电路结构和电器性能参数。所不同的是所不同的是54系列比系列比74系列的工作温度范围更宽，系列的工作温度范围更宽，电源允许的工作范围也更大。电源允许的工作范围也更大。74系列的工作环境温度规定为系列的工作环境温度规定为070，电源电压工作范围为电源电压工作范围为5V 5%；54系列的工作环境温度为系列的工作环境温度为-55+125 ，电源电压工作范围为电源电压工作范围为5V10%。