数电第一节标准TTL与非门课件.ppt
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- 第一节 标准 TTL 与非门 课件
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1、内容概述内容概述双极型集成逻辑门双极型集成逻辑门MOS集成逻辑门集成逻辑门集集成成逻逻辑辑门门按器件类型分按器件类型分按集成度分按集成度分SSI:100个等效门个等效门MSI:103个等效门个等效门LSI:104个等效门个等效门VLSI:104个以上等效门个以上等效门本章内容:本章内容:集成逻辑门的基本结构、工作原理;集成逻辑门的基本结构、工作原理;集成逻辑门的外部特性、参数及其接口电路。集成逻辑门的外部特性、参数及其接口电路。TTL、ECLI2L、HTLPMOSNMOSCMOS TTL与非门电路组成与非门电路组成 TTL与非门工作原理与非门工作原理 TTL与非门工作速度与非门工作速度 TTL
2、与非门外特性及主要参数与非门外特性及主要参数 TTL标准与非门的改进型标准与非门的改进型 TTL集成电路产品集成电路产品TTL与非门电路组成与非门电路组成 输出级由输出级由D3、T4、T5和电阻和电阻R4组成。组成。T4与与T5组成推拉式输出组成推拉式输出结构,具有较强的负载能力。结构,具有较强的负载能力。输入级由多发射输入级由多发射极晶体管极晶体管T1、二极管二极管D1、D2和电阻和电阻R1组成组成。实现输入变量。实现输入变量A、B的与运算。的与运算。中间级由中间级由T2、R2和和R3组成。组成。T2的集电极的集电极C2和发射极和发射极E2分别分别提供两个相位相反的电压信号。提供两个相位相反
3、的电压信号。TTL与非门工作原理与非门工作原理 输入端至少有一个输入端至少有一个(设(设A端)接低电平:端)接低电平:0.3V3.6V1V3.6VT1管管:A端发射结导通,端发射结导通,UB1=UA+UBE1=1V,其它发射结反偏截止。其它发射结反偏截止。(5-0.7-0.7)V=3.6V因为因为UB1=1V,所以所以 T2、T5截止截止,UC2Ucc=5V。T4:工作在放大状态工作在放大状态5V3D4be2RCCOH UUUUU电路输出高电平:电路输出高电平:输入端全接高电平:输入端全接高电平:3.6V2.1V0.3VT1:UB1=UBC1+UBE2+UBE5=0.7V3=2.1V电路输出低
4、电平:电路输出低电平:UOL=0.3V3.6VT1:发射结反偏,集电发射结反偏,集电极正偏,工作在倒置放正偏,工作在倒置放大状态且大状态且T2、T5导通。导通。T2:工作在工作在饱和状态饱和状态T4:UC2=UCES2+UBE5 1V,T4截止。截止。T5:处于处于深饱和状态深饱和状态TTL与非门工作原理与非门工作原理 输入端全接高电平,输入端全接高电平,输出为低电平。输出为低电平。输入端至少有一个接输入端至少有一个接低电平时,输出为高低电平时,输出为高电平。电平。由由此可见,电路的此可见,电路的输出与输入之间满足输出与输入之间满足与非逻辑关系:与非逻辑关系:BAFTTL与非门工作原理与非门工
5、作原理T1:倒置放大状态倒置放大状态T2:饱和状态饱和状态T4:截止状态截止状态T5:深度饱和状态深度饱和状态T1:深度饱和状态深度饱和状态T2:截止状态截止状态T4:放大状态放大状态T5:截止状态截止状态TTL与非门的外特性及主要参数与非门的外特性及主要参数 外特性:外特性:指的是电路在外部表现出来的各种特性。指的是电路在外部表现出来的各种特性。掌握器件的外特性及其主要参数是用户正确使用、维护掌握器件的外特性及其主要参数是用户正确使用、维护和设计电路的重要依据。和设计电路的重要依据。介绍手册中常见的特性曲线及其主要参数。介绍手册中常见的特性曲线及其主要参数。TTL与非门的外特性及主要参数与非
6、门的外特性及主要参数(一)(一)电压传输特性电压传输特性 TTL与非门输入电压与非门输入电压UI与输出电压与输出电压UO之间的关系曲线,之间的关系曲线,即即 UO=f(UI)。)。截 止 区:当截 止 区:当 UI 0.6 V,Ub11.3V时,时,T2、T5截止,截止,输出高电平输出高电平UOH=3.6V。饱和区:饱和区:UI 1.4V1.4V,T1进入倒置进入倒置工作状态工作状态Ub1=2.1V,此时此时T2、T5饱和,饱和,T4截止,输出低电平截止,输出低电平UOL=0.3V,且且UO不随不随UI的增大而的增大而变化。变化。线性区:当线性区:当0.6VUI1.3V,0.7VU b21.4
7、V时,时,T2导通,导通,T5仍截止,仍截止,UC2随随Ub2升高而下降,升高而下降,经经T4射随器使射随器使UO下降。下降。转折区:转折区:当当UI1.3V时,时,输入电压略微升高,输出输入电压略微升高,输出电压急剧下降,因为电压急剧下降,因为T2、T4、T5均处于放大状态。均处于放大状态。TTL与非门的外特性及主要参数与非门的外特性及主要参数 根据电压传输特性,可以求出根据电压传输特性,可以求出TTL与非门几个重要参数:与非门几个重要参数:输出高电平输出高电平UOH和输出低电平和输出低电平UOL 、阈值电压、阈值电压UTH、开门电平、开门电平UON和关门电平和关门电平UOFF 、噪声容限等
8、。、噪声容限等。1.输出高电平输出高电平UOH和输出低电平和输出低电平UOL:AB段所对应的输出电压为段所对应的输出电压为UOH。DE段所段所对应的输出电压为对应的输出电压为UOL。一般要求一般要求UOH3V,UOL0.4V。3.开门电平开门电平UON:开门电平开门电平UON也称输入高电平电压也称输入高电平电压UIH,指指的是输出电平的是输出电平UO=0.3V时,允许输入高电时,允许输入高电平的最小值。平的最小值。UON典型值为典型值为1.4V,一般产一般产品要求品要求UON1.8V。4.关门电平关门电平UOFF:关门电平关门电平UOFF也称输入低电平电压也称输入低电平电压UIL,指的是在保证
9、输出电压为额定高电平指的是在保证输出电压为额定高电平UOH的的90%时,允许输入低电平的最大值。一时,允许输入低电平的最大值。一般产品要求般产品要求UOFF0.8V。2.阈值电压阈值电压UTH:CD段中点所对应的输入电压称为阈值电段中点所对应的输入电压称为阈值电压压UTH,也称门槛电压。也称门槛电压。UTH=1.31.4V。低电平噪声容限低电平噪声容限U NL:高电平噪声容限高电平噪声容限U NH:5.噪声容限噪声容限TTL与非门的外特性及主要参数与非门的外特性及主要参数OLOFFNL UUUONOHNHUU U噪声容限表示门电路抗干扰能力的参数。噪声容限表示门电路抗干扰能力的参数。(二)(二
10、)输入特性输入特性输入电流与输入电压之间的关系曲线,即输入电流与输入电压之间的关系曲线,即II=f(UI)。)。1.1.输入短路电流输入短路电流IIS(输入低电平电流输入低电平电流IIL)当当UIL=0V时由输入端流出的电流。时由输入端流出的电流。2.2.输入漏电流输入漏电流IIH(输入高电平电流)输入高电平电流)指一个输入端接高电平,其余输入端接低电平,流入指一个输入端接高电平,其余输入端接低电平,流入该输入端的电流,约该输入端的电流,约10AA左右。左右。TTL与非门的外特性及主要参数与非门的外特性及主要参数mA11mA4000705 1BE1CCIS.RUUI假定输入电流假定输入电流II
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