TTL集成逻辑门电路

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1、3.3.1 TTL3.3.1 TTL与非门与非门 3.3.23.3.2 低功耗肖特基系列低功耗肖特基系列 3.3 TTL3.3 TTL集成逻辑门电路集成逻辑门电路3.3.4 TTL3.3.4 TTL数字集成电路系列数字集成电路系列 3.3.3 3.3.3 其它功能的其它功能的TTLTTL门电路门电路3.3.5 TTL3.3.5 TTL集成逻辑门的使用注意事项集成逻辑门的使用注意事项 Date1复习复习1、三极管饱和导通相当于开关是什么状态？2、什么是状态赋值？3、二极管与门、或门有何优点和缺点？Date23.3 TTL3.3 TTL集成逻辑门电路集成逻辑门电路TTL集成逻辑门电路的输入和输出结

2、构均采用半导体三极管，所以称晶体管晶体管逻辑门电路，简称TTL电路。简单了解TTL与非门的电路及工作原理，重点掌握其特性曲线和主要参数（应用所需知识）。Date3一、TTL与非门的工作 原理 1.电路组成图3-9 TTL与非门电路及逻辑符号 3.3.1 TTL3.3.1 TTL与非门与非门 Date4(1) 输入级当输入有一个或数个为低电平时，uIL=0.3V， 发射结正向导通， uB1=1.0V;当输入全为高电平时， uIH=3.6V，发射结受后 级电路的影响将反向截止。 uB1由后级电路决定 。Date5(2) 中间级反相器VT2 实现非逻辑 反相输出同相输出向后级提供反相 与同相输出。输

3、入高电 压时饱和输入低电 压时截止Date6(3) 输出级（推拉式输出） VT3为射极跟随器低输入高输入 饱和截止低输入高输入截止导通Date72. 工作原理（1）当输入全为高电平时， uI=3.6V，VT1处于倒置工作状态，集电结正偏，发射结反偏，uB1=0.7V3=2.1V，VT2和VT4饱和，输出为低电平uO=0.3V。2.1V0.3V3.6VDate8（2）当输入端有一个或数 个为低电平时，uI=0.3V， VT1发射结导通， uB1=0.3V+0.7V=1V，VT2和VT4均截止，VT3和 VD导通,输出高电平：uO =VCC -UBE3-UD5V-0.7V-0.7V=3.6V1V3

4、.6V0.3VDate9(3) 采用推拉式输出级利于提高开关速度和负载能力VT3组成射极输出器，优点是既能提高开关速度，又能提高负载能力。当输入高电平时，VT4饱和， uB3=uC2=0.3V+0.7V=1V，VT3和VD截止，VT4的集电极电流可以全部用来驱动负载。当输入低电平时，VT4截止，VT3导通(为射极输 出器)，其输出电阻很小，带负载能力很强。可见，无论输入如何，VT3和VT4总是一管导通而另一管截止。这种推拉式工作方式，带负载能力很强。 Date101、电压传输特性：输出电压uO与输入电压uI的关系曲线。特性曲线如下：图3-10 CT74S与非门的电压传输特性转折区饱和区VT4饱

5、和， 称开门二 、二、电压传输特性和噪声容限VT4截止，称关门 截止区Date112. 结合电压传输特性介绍几个参数 (1) 输出高电平UOH典型值为3V。(2) 输出低电平UOL典型值为0.3V。Date12(3) 开门电平UON在保证输出为标准低电 平USL时，允许输入高电 平的最小值，用UON表示。(4) 关门电平UOFF在保证输出为标准高电平USH时，允许输入低电平的最大值 ，用UOFF表示。Date13(5) 阈值电压UTH电压传输特性曲线转折区中点所对应的uI值称为阈值电压UTH（又称门槛电平）。通常UTH1.4V。 (6) 输入噪声容限（ UNL和UNH ）输入噪声容限也称抗干扰

6、能力，它反映门电路在多大的干扰电压下仍能正常工作。UNL和UNH越大，电路的抗干扰能力越强。Date14 低电平噪声容限（低电平正向干扰范围）UNL=UOFF-UILUIL为电路输入低电平的典型值（0.3V）若UOFF=1V，则有 UNL=1-0.3=0.7 (V) 高电平噪声容限（高电平负向干扰范围）UNH = UIH - UONUIH为电路输入高电平的典型值（3V）若UON=1.2V，则有 UNH = 3-1.2 =1.8 (V)Date15图3-11 输入负载特性曲线（a）测试电路 （b）输入负载特性曲线 TTL与非门的输入端对地接上电阻RI 时，uI随 RI 的变化而变化的关系曲线。三

7、、输入负载特性Date16在一定范围内 ，uI随RI的增大而 升高。但当输入电 压uI达到1.4V以后 ，uB1 = 2.1V，RI 增大，由于uB1不变 ，故uI = 1.4V也不 变。这时VT2和VT4 饱和导通，输出为 低电平。 虚框内为TTL与非门的部分内部电路 Date17RI 不大不小时，工作在线性区或转折区。RI 较小时，关门，输出高电平；RI 较大时，开门，输出低电平；ROFFRONRI 悬空时？Date18(1) 关门电阻ROFF 在保证门电路输出为额定高电平的条件下，所允许RI 的最大值称为关门电阻。典型的TTL门电路ROFF 0.7k。 (2) 开门电阻RON 在保证门电

8、路输出为额定低电平的条件下，所允许RI 的最小值称为开门电阻。典型的TTL门电路RON 2.1k。数字电路中要求输入负载电阻RI RON或RI ROFF ，否则输入信号将不在高低电平范围内。振荡电路则令 ROFF RI RON使电路处于转折区。Date19四、输出负载特性指输出电压与输出电流之间的关系曲线。1、 输出高电平时的输出特性负载电流iL不可过大，否则输出高电平会降低。图3-12 输出高电平时的输出特性 （a）电路 （b）特性曲线拉电流负载Date20图2-14 输出低电平时的输出特性 （a）电路 （b）特性曲线2、输出低电平时的输出特性负载电流iL不可过大，否则输出低电平会升高。一般

9、灌电流在20 mA以下时，电路可以正常工作。典型TTL门电路的灌电流负载为12.8 mA。 灌电流负载Date21五、 平均传输延迟时间tpd 平均传输延迟时间tpd表征了门电路的开关速度。 tpd = （tpLH +tpHL）/2 图3-13 TTL与非门的平均延迟时间 Date223.3.2 3.3.2 低功耗肖特基系列低功耗肖特基系列 低功耗肖特基与非门有如下特点：1、功耗低 其功耗约为2W，仅为CTS系列的1/10 。2、工作速度高。为了提高工作速度，电路采用了以下措施：（1）、采用了抗饱和三极管和由V6、RB和 RC组成 的有源泄放电路；（2）、输入级的多发射极三极管改用没有电荷存储

10、 效应的肖特基势垒二极管SBD代替；（3）、在输出级和中间级之间接入了两个SBD。Date23为何要采用集电极开路门呢？推拉式输出电路结构存在局限性。首先，输出端不能并联使用。若两个门的输出一高一低，当两个门的输出端并联以后，必然有很大的电流同时流过这两个门的输出级，而且电流的数值远远超过正常的工作电流，可能使门电路损坏。而且，输出端也呈现不高不低的电平，不能实现应有的逻辑功能。 3.3.3 3.3.3 其它功能的其它功能的TTLTTL门电路门电路一、集电极开路与非门（OC门）Date24图3-14 集电极开路门及其逻辑符号1、OC门的工作原理 OC门工作时需要在输出端 和电源之间外接一个上拉

11、 电阻。其工作原理如下：当A、B、C全为高电平时 VT2和VT5饱和导通，输出 低电平；当A、B、C有低电平时， VT2和VT5截止，输出高电 平。 因此OC门具有与非功能， 其逻辑表达式为：集电极 开路Date252、OC门的应用 （1）实现线与功能（2）驱动显示器驱动显示器（如图3-16）（3）实现电平转换实现电平转换（如：图3-17）图3-15 用OC门实现线与图3-16图3-17 Date26二、三态输出门电路（二、三态输出门电路（TSTS门）门）三态门电路的输出有三种可能出现的状 态：高电平、低电平、高阻。悬空、悬浮状态，又称为禁止状态。测电阻为，故称为高阻状态。测电压为0V，但不是

12、接地。测其电流也为0A。何为高阻状态？Date27(1)三态门的电路结构1三态门的工作原理图3-18电路结构Date28(2)三态门的工作原理01截止YABEN = 0时，电路为正常的与非工作状态，所以 称控制端低电平有效。当EN = 1时，门电路输出端处于悬空的高阻状态。Date29控制端高电平有效的三态门(3)逻辑符号控制端低电平有效的三态门用“” 表示输出 为三态。高电平有效低电平有效Date30（2）用三态门构成双向总线EN1、EN2、EN3轮流为高电 平，且任何时刻只有一个三态 门工作，则三个门电路轮流将 信号送到总线上。当EN=1时，G2呈高阻态，G1工作，输入 数据D0经G1反相

13、后送到总线上；当EN=0时，G1呈高阻碍态，G2工作，总 线上的数据D1经G2反相后输出。（1）用三态门构成单向总线2、三态门的应用Date31一、CT54系列和CT74系列 二、TTL集成逻辑门电路的子系列 1、CT74标准系列2、CT74H高速系列3、CT74L低功耗系列4、CT74S肖特基系列5、CT74LS低功耗肖特基系列6、CT74AS先进肖特基系列7、CT74ALS先进低功耗肖特基系列3.3.4 TTL3.3.4 TTL数字集成电路系列数字集成电路系列 Date32一、电源电压及电源干扰的消除 二、输出端的连接 三、闲置输入端的处理 四、电路安装接线和焊接应注意的问题 五、调试中应注意的问题3.3.5 TTL3.3.5 TTL集成逻辑门的使用注意事项集成逻辑门的使用注意事项 Date33作业题作业题P64思考题Date34