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1、1. 二极管的开关特性：,高电平：VIH=VCC 低电平：VIL=0,VI=VIH, D截止，VO=VOH=VCC VI=VIL, D导通，VO=VOL=0.7V,3.3.1二极管开关特性及二极管门电路,2.二极管门电路,二极管与门,设VCC = 5V 加到A,B的 VIH=3V VIL=0V 二极管导通时 VDF=0.7V,二极管或门,设VCC = 5V 加到A,B的 VIH=3V VIL=0V 二极管导通时 VDF=0.7V,二极管门电路缺点：电平偏移，即输出的高低电平和输入的高低电平不相等，不宜串联使用。,双极型三极管的基本开关电路：,只要参数合理： VI=VIL时，T截止，VO=VOH
2、 VI=VIH时，T导通，VO=VOL,3.3.2 三极管的开关特性,工作状态分析：,iB大于临界饱和基极电流IB(sat)时达到饱和,三极管的开关等效电路,截止状态,饱和导通状态,导通电阻 RCE(sat),饱和压降 VCE(sat),三极管非门（反相器）,三极管的基本开关电路就是非门 实际应用中，为保证 VI=VIL时T可靠截止，常在 输入接入负压,参数合理？ VI=VIL时，T截止，VO=VOH VI=VIH时，T截止，VO=VOL,当 当,因此，参数设计合理,3.4 TTL门电路（Transistor-Transistor Logic）,3.4.1 TTL反相器的电路结构和工作原理 一
3、、电路结构,中间级是反相级（放大），由T2、R2和R3组成，T2的集电极C2和发射极E2可以分提供两个相位相反的电压信号。,输出级：由T4、T5、D2和R4组成推拉式输出结构。 T4、 T5总是一个导通一个截止。当T4导通，射极输出，呈现低阻抗输出；当T5导通，处于饱和状态，输出电阻也很低，因此具有较强的负载能力。 D2的作用：确保T5饱和导通时，T4可靠截止。,输入级由T1和R1组成，提供驱动信号，可看成两个二极管。D1为钳位二极管，抑制输入端可能出现过大负电压，起保护作用。,T1发射结导通，VB1=0.9V。T2、T5均截止，T4饱和导通， D2导通。 VO= VCCVR20.70.7=
4、3.6V （IB2微安级， VR2很小可忽略）, VB1升高至T1集电结导通，有： VB1=VBC1+VBE2+VBE5=0.7+0.7+0.7=2.1V T1发射结反向截止 T2、T5均饱和导通 VC2VB4= VCES2+ VE2=0.3+0.7=1V T4截止 ,D2截止 VO=VCES5=0.3V,电压的传输特性,二、输入特性 输入电流随输入电压变化的特性。,仅考虑输入信号是高电平和低电平，则输入端的等效电路如图：,设流入发射结的电流为正方向 （1）当VI=VIL0.2V时：T1集电结反偏。有电流从输入端流出，即为低电平输入电流IIL：,（2）当VIVTH时： T1发射结截止，集电结导
5、通。此时，三极管倒置(C、E交换)电流放大系数很小， IIH很小。,输入端负载特性：输入电压随输入端负载变化的特性。,等效电路,（1）VI1.4V时：,（2）VI1.4V： T2、T5导通VB1=2.1V，电位被钳位，输出为低电平。 VI=1.4V。即： RP再增大，VI也不会升高。 故TTL非门输入端悬空，输出必为低电平。相当于输入端为1态。,若RPR1，则VI与RP成正比关系,输入端负载特性曲线,三、输出特性 输出电压随负载电流变化的特性,1、高电平输出特性 VO VOH时，输出端等效电路为：,设流入门的电流为正方向则： VOH=VCCIB4R21.4,（1）当IL值较小时，IB4更小 V
6、OHVCC1.4,（2）当ILIB4 VOH线性下降,高电平输出电阻ROH较小，在100欧以内，故输出高电平VOH变化不大 负载电流实际是流出门电路的，称为拉电流。,2、低电平输出特性曲线,T5饱和导通，ce间内阻很小(10) IL增加，输出低电平VOL仅有稍微升高，基本不变。,负载电流是流入门电路，称为灌电流。,VO VOL时，输出端等效电路为：,3.4.2 其他类型的TTL门电路,1. 与非门,2. 或非门,3.与或非,把或非门输入端的三极管改成多发射极三极管实现与运算，就得到与或非门电路。,1、三态输出门（Three state Output Gate ,TS）,3.4.3 三态输出和集
7、电极开路输出的TTL门电路,推拉式输出电路结构的局限性 输出电平不可调 负载能力不强，尤其是高电平输出 输出端不能并联使用,2、集电极开路输出门电路（OC门）,OC门的结构,OC门用途、符号与OD门类似,外接负载电阻RL的计算（与OD门类似）,OC门同时截止时（VO1）,仅有一OC门导通时， （VO0）,3.4.4 TTL门电路的电气特性和参数,一、直流（静态）特性： 1. 输入低电平VIL 、输入高电平VIH 输入为高、低电平时电压变化范围。即： 0 VIL(max) ,VIH(min) VDD VIL（max)0.8V VIH（ min)2V (74系列典型值，下同） 2.输出高电平VOH
8、、输出低电平VOL 输出电压的允许范围 0 VOL(max) , VOH(min) VDD VOH（min)2.4V VOL（max) 0.4V 3.高电平噪声容限（VNH） 、低电平噪声容限（VNL） VNH =2.42=0.4V VNL =0.80.4=0.4V 4.高电平输出电流IOH、低电平输出电流IOL： IOH （max)远小于IOL （max) TTL电路的工艺决定的。故要提供大电流时，应用TTL电路的低电平去驱动。,5.高电平输入电流IIH、低电平输入电流IIL,低电平输入电流（从输入端流出）比高电平输入电流（从输入端流入）大得多。 IIH(max) 0.04mA IIL(ma
9、x) -1.6mA,6.输出高电平电源电流ICCH、输出低电平电源电流ICCL、,二、 开关电气特性和参数,1.传输延迟时间tpd,2.电源动态尖峰电流,(2)VO= VOH时:,三、扇出系数:TTL门最多驱动同类门的个数。,(1)VO= VOL时：,满足的条件为： NOLIIL IOL(max),满足的条件为：NOHIIH IOH(max),扇出系数N：取NOH和NOL中小者,输出高电平扇出系数：NOH=| IOH(max) /IIH|,输出低电平扇出系数：NOL=| IOL(max) /IIL|,（1）CMOS电路的工作速度比TTL电路的低。 （2）CMOS带负载的能力比TTL电路强。 （3）CMOS电路的电源电压允许范围较大，约在318V，抗干扰能力比TTL电路强。 （4）CMOS电路的功耗比TTL电路小得多。门电路的功耗只有几个W，中规模集成电路的功耗也不会超过100W。 （5）CMOS集成电路的集成度比TTL电路高。 （6）CMOS电路容易受静电感应而击穿，在使用和存放时应注意静电屏蔽，焊接时电烙铁应接地良好，尤其是CMOS电路多余不用的输入端不能悬空，应根据需要接地或接高电平。,CMOS、TTL门电路对比：,
