數電-門電路(三)

習題:題3.7題3.8第三章門電路（三）3.5TTL門電路3.5.1雙極型三極管的開關特性一、雙極型三極管的結構二、雙極型三極管的輸入特性和輸出特性3.5.1雙極型三極管的開關特性三、雙極型三極管的基本開關電路穩態時若合理選擇電路的參數，即其中：

晶體三極管開關電路當vI=VIL<VON(死區電壓），為低電平時，使得三極管處于截止狀態，輸出vo＝VOH≈VCC,為高電平；當vI=VIH，為高電平時，使得iB>IBS=VCC/βRC，三極管處于飽和導通狀態，輸出vo＝VOL

＝Vces≈0,為低電平；硅管為0.3V,鍺管為0.1V很小，為幾十歐姆3.5.1雙極型三極管的開關特性四、雙極型三極管的開關等效電路截止飽和(c)飽和時的等效電路阻值很小，忽略33.5.1雙極型三極管的開關特性五、雙極型三極管的動態開關特性在動態情況下，三極管在截止和飽和導通兩種狀態迅速轉換時，三極管內部電荷的建立與消失都需要一定的時間，故集電極電流的變化要滯后于輸入電壓的變化。即在開關電路中，輸出電壓的變化滯后于輸入電壓的變化，如圖所示。23.5.1雙極型三極管的開關特性六、三極管反相器圖3.5.8三極管反相器只要參數選擇合理，即當vI=VIL時，T截止，輸出vO=VOH為高電平；當vI=VIH時，T飽和導通，輸出vO=VOL為低電平，則Y＝A13.5.2TTL反相器的電路結構和工作原理TTL—Transistor-TransistorLogic(三極管－三極管邏輯），TTL邏輯門就是由雙極型晶體三極管構成的邏輯門電路。TTL邏輯器件分成54系列和74系列兩大類，其電路結構、邏輯功能和電氣參數完全相同。不同的是54系列工作環境溫度、電源工作范圍比74系列的寬。74系列工作環境溫度為00C～700C,電源電壓工作范圍為5V±5%；而54系列工作環境溫度為－550C～+1250C,電源電壓工作范圍為5V±10%.3.5.2TTL反相器的電路結構和工作原理54系列和74系列按工作速度和功耗可分成下面4個系列：(a)標準通用系列：國產型號為CT54/74系列，與國際上SN54/74系列相當，部標型號為T1000系列；(b)高速系列：國產型號為CT54H/74H系列，與國際上SN54H/74H系列相當，部標型號為T2000系列；(c)肖特基系列：國產型號為CT54S/74S系列，與國際上SN54S/74S系列相當，部標型號為T3000系列；(d)低功耗肖特基系列：國產型號為CT54LS/74LS系列，與國際上SN54LS/74LS系列相當，部標型號為T4000系列。3.5.2TTL反相器的電路結構和工作原理一、電路結構電路如圖所示，它是由T1、R1和D1組成輸入級、由T2、R2和R3組成倒相級、由T4、T5、R4、D2組成推拉式輸出級構成的。設：VCC＝5V，VIH＝3.4V，VIL＝0.2V，

PN結的導通壓降為

VON＝0.7V3.5.2TTL反相器的電路結構和工作原理①當vI＝VIL＝0.2V時T1導通T2截止T4導通T5截止D2導通vo＝VOH≈VCC

－IC2R2－2VON

≈3.4V輸出為高電平0.9V3.4V0.2V3.5.2TTL反相器的電路結構和工作原理②當vI＝VIH＝3.4V時T1截止T2導通T4截止T5導通D2截止vo＝VOL≈VCE（sat）≈0.2V輸出為低電平則輸出和輸入的邏輯關系為2.1V0.2V3.4V3.5.2TTL反相器的電路結構和工作原理特點：①T1處于“倒置”狀態，其電流放大系數遠遠小于1；②推拉式輸出結構：由T4和T5構成TTL反相器推拉式輸出，在輸出為高電平時，T4導通，T5截止；在輸出為低電平時，T4截止，T5導通。由于T4和T5總有一個導通，一個截止，這樣就降低輸出級的功耗，提高帶負載能力。3.5.2TTL反相器的電路結構和工作原理當輸出為高電平時，其輸出阻抗低，具有很強的帶負載能力，可提供5mA的輸出電流；當輸出為低電平時。其輸出阻抗小于100Ω,可灌入電流14mA，也有較強的驅動能力。③二極管D1是輸入級的鉗位二極管，作用：a.抑制負脈沖干擾；b.保護T1發射極，防止輸入為負電壓時，電流過大，它可允許最大電流為20mA。3.5.2TTL反相器的電路結構

和工作原理二、電壓傳輸特性TTL反相器輸出電壓隨輸入電壓變化的曲線，稱為電壓傳輸特性，如右圖所示：3.5.2TTL反相器的電路結構和工作原理三、輸入噪聲容限從電壓傳輸特性看，當輸入電壓vI偏離正常低電平（0.2V）升高，在一定范圍內，輸出高電平并不立刻改變。同樣當輸入電壓偏離正常高電平（3.4V）降低，在一定范圍內，輸出低電平并不立刻改變在保證輸出高、低電平基本不變（或者說變化大小不超出允許范圍）的條件下，輸入電平的允許波動的范圍稱為輸入端抗干擾容限（噪聲容限）。分為輸入為高電平噪聲容限VNH和輸入為低電平噪聲容限VNL。3.5.2TTL反相器的電路結構和工作原理

計算方法與CMOS電路一樣，如圖3.5.11所示，其輸入高電平噪聲容限VNH和輸入低電平噪聲容限VNL的計算方法為：74系列典型值為：VOH（min）=2.4V,VOL（max）=0.4V,VIH（min）=2.0V,VIL（max）=0.8V,所以VNH=0.4V,VNL=0.4V。3.5.5其他類型的TTL門電路一、其他邏輯功能的門電路1.與非門TTL與非門電路輸入級倒相級輸出級3.5.5其他類型的TTL門電路工作原理：TTL與非門電路輸入級倒相級輸出級2.或非門3.5.5其他類型的TTL門電路TTL或非門的電路33.與或非門與或門相比，輸入管T1和T1都是多發射極的三極管，構成與門電路，其輸出為：3.5.5其他類型的TTL門電路與或非門電路24.異或門3.5.5其他類型的TTL門電路異或門電路AB（A＋B）′13.5.5其他類型的TTL門電路二集電極開路與非門（OC門－OpenCollectorGate）為了實現線與構，TTL與非門也可以采用集電極開路的形式。1.推拉式輸出電路結構的局限性：將推拉式TTL與非門的輸出端并聯，則當某一門的輸出端為低電平，如Y2=0,則當Y1=1時，會有G1門的電流通過G2門的T5管，這個電流遠遠超過正常工作電路，有可能使T5管損壞。3.5.5其他類型的TTL門電路推拉式輸出電路結構的局限性①輸出電平不可調；②負載能力不強，尤其是高電平輸出；③輸出端不能并聯使用。3.5.5其他類型的TTL門電路2.OC門如圖為OC門的電路和結構和符號，輸出管的集電極開路的結構特點。圖3.3.363.5.5其他類型的TTL門電路3.線與的實現若利用OC門實現線與功能，則將幾個OC門的輸出并聯起來用一個上拉電阻即可。只有Y1、Y2有一個為低電平，Y即為低電平；只有Y1、Y2同時為高電平，Y才為高電平；即33.5.5其他類型的TTL門電路三、三態輸出門電路（TS門）三態TTL與非門又叫三態門，它是在普通與非門電路的基礎上附加控制電路構成的。其特點是除了輸出高、低電平兩個狀態外，還有第三種狀態，即高阻狀態。1.電路結構與普通與非門電路的主要差別是輸入級多了一個使能端EN和一個二極管D。23.5.