zch03TTL门电路x1.ppt

1,2,第三章 逻辑门电路,3-2-0 复习二极管和三极管的开关特性 3-2-1 早期的逻辑门电路 一、二极管组成的与门电路； 二、三极管组成的非门电路； 三、DTL与非门电路； 3-2-2 TTL门电路(Transistor Transistor Logic) 一、 TTL (NAND)门电路； 二、 TTL (NOR）门电路； 三、 TTL (NOT）门电路； 四、 TTL门电路技术指标； 五、OC门电路。,3,3-2-0 复习二极管和三极管的开关特性,一、二极管的开关特性 1、二极管的伏安特性； 2、二极管的等效电路； 3、非平衡载流子浓度分布曲线； 4、二极管开关电路； 5、二极管的开关参数。,4,一、二极管的开关特性,1、二极管的伏安特性；,5,一、二极管的开关特性,PN结的特性：外加正向电压，呈导通状态；外加反向电压，呈截止状态。,6,一、二极管的开关特性,PN结的特性：外加正向电压，呈导通状态；外加反向电压，呈截止状态。,7,一、二极管的开关特性,2、二极管的等效电路（外加正向电压）,8,一、二极管的开关特性,2、二极管的等效电路（外加反向电压）,9,一、二极管的开关特性,PN结的特性：外加正向电压，呈导通状态；外加反向电压，呈截止状态。,10,二、三极管的开关特性,1、三极管的结构与符号； 2、三极管的伏安特性； 3、由三极管组成的开关电路； 4、三极管的等效电路； 5、三极管的开关参数。,11,一、三极管的开关特性,1、三极管的结构与符号；,12,一、三极管的开关特性,2、三极管的伏安特性；,13,一、三极管的开关特性,3、由三极管组成的开关电路； 以图解说明，如图所示。,临界基极电流：IBs,饱和集电极电流：Ics,14,一、三极管的开关特性,4、三极管的开关等效电路；,15,一、三极管的开关特性,4、三极管的开关等效电路；,16,3-2-1 早期逻辑门电路,一、由二极管组成的与门电路 二、由二极管组成的或门电路 三、由三极管组成的非们电路 四、DTL与非门电路,17,一、二极管组成的与门电路, 二极管组成的与门电路 电路分析 真值表及符号 逻辑功能,18,二极管与门电路,3V,0V,符号:,与门（AND gate),UD = 0.7 V,真值表,A B,Y,0 0 0 1 1 0 1 1,0 0 0 1,Y = AB,电压关系表,uA/V,uB/V,uY/V,D1 D2,0 0,0 3,3 0,3 3,导通,导通,0.7,导通,截止,0.7,截止,导通,0.7,导通,导通,3.7,19,二、二极管组成的或门电路, 二极管组成的或门电路 电路分析 真值表及符号 逻辑功能,20,二极管或门电路,uY/V,3V,0V,符号:,或门（OR gate),UD = 0.7 V,真值表,A B,Y,0 0 0 1 1 0 1 1,0 1 1 1,电压关系表,uA/V,uB/V,D1 D2,0 0,0 3,3 0,3 3,导通,导通,- 0.7,截止,导通,2.3,导通,截止,2.3,导通,导通,2.3,Y = A + B,21,二、由三极管组成的非门电路, 三极管组成的与门电路 电路分析 逻辑函数式、真值表及符号 逻辑功能,22,电压关系表,uI/V,uO/V,0,5,5,0.3,真值表,0,1,1,0,A,Y,符号,函数式,非门电路 三极管反相器, 逻辑功能：逻辑非,Y,A,A,Y,23,三、DTL与非门电路(Diode Transistor Logic), DTL与非门电路 电路分析 逻辑功能真值表及符号 逻辑功能,24,DTL与非门电路, DTL与非门电路, 电路分析,25,DTL与非门电路, DTL与非门电路, 电路分析,26,DTL与非门电路, DTL与非门电路, 电路分析,27,DTL与非门电路, 逻辑功能真值表及符号, 逻辑功能,28,DTL非门电路, DTL非门电路, 电路分析,29,DTL非门电路, 逻辑功能真值表, 逻辑功能及符号, 存在问题，即负载,30,3-2-2 TTL逻辑门电路(Transistor Transistor Logic),一、 TTL与非门电路 二、 TTL或非门电路 三、 TTL非门电路 四、 TTL门电路的主要技术指标 五、 OC门电路 六、 三态门电路,31,一、 TTL与非门电路,T1 多发射极三极管,等效电路：, A、B 只要有一个为 0,0.3V,1V,T2 、 T3截止,5V,T4 、 D 导通, TTL 与非门及电路分析,0.7V,3.6V,32,+VCC +5V,4k,A,D2,T1,T2,T4,T3,D,1.6k,1k,130,Y,输入级,中间级,输出级,D1,B,R1,R2,R3,R4,0.7V,1V,0.3V,4.3V,2.1V, A、B 均为 1,理论：,实际：,T2 、 T3 导通,T4 、 D 截止,uO = UCES3 0.3V,TTL 与非门, TTL 与非门及电路分析,33,+VCC +5V,4k,A,D2,T1,T2,T4,T3,D,1.6k,1k,130,Y,输入级,中间级,输出级,D1,B,R1,R2,R3,R4,TTL 与非门, 逻辑功能真值表、符号及表达式,1,1,1,0,34,二、TTL 或非门电路,输入级,中间级, A、B只要有一个为 1,T2 、 T3 饱和,T2 、T4 、 D 截止,uO = 0.3V,0.3V,输出级, TTL或非门及电路分析,35, A、B 均为 0,iB1、i B1分别流入T1、T1 的发射极,T2 、 T2均截止,则 T3 截止,T4 、 D 导通,输入级,中间级,输出级,TTL 或非门,5V,3.6V,36, 逻辑功能真值表、符号及表达式,1,0,0,0,输入级,中间级,输出级,TTL 或非门,37,三、 TTL非门电路, TTL非门电路,输入级,中间级,输出级,D1 保护二极管 防止输入电压过低。,当 uI - 0.5 - 0.7 V 时，,D1 导通， uI 被钳制在 - 0.5 - 0.7 V，不可能继续下降。,因为 D1 只起保护作用，不参加逻辑判断，为了便于分析，今后在有些电路中将省去。,38, 电路分析及特点,拉电流 负载,灌电流 负载,39,采用推拉式输出级以提高开关速度和带负载能力, 电路分析及特点,拉电流 负载,灌电流 负载,考虑输出端的负载电容CL时，其时间常数很小，改善波输出电压波形。,40,真值表,0,1,1,0,A,Y,符号, 逻辑功能真值表、符号及逻辑关系式,逻辑关系式,41,四、 TTL门电路的主要技术参数,可适用于所有的TTL数字集成电路（甚至所有的数字集成电路）,1. TTL与非门传输特性,2. 输入、输出的高、低电压,3. TTL门噪声容限,4. 扇入与扇出系数,5. 传输延迟时间, 技术术语及参考数据等概念,42,1. TTL与非门传输特性,2. 输入、输出的高、低电平,输出高电平 VOH,输出低电平 VOL,规定：,VO Hmin 2.4V（标准高电平）,VO Lmax 0.4V（标准低电平）,关门电平VOFF,开门电平VON,输出电平（电压）,输入电平（电压）, 技术术语及参考数据等概念,VI Hmin 2.0V,VI Lmax 0.8V,规定：,閾值出电平（电压）,43,3. TTL与非门噪声容限,uI,uO,G1,G2,输出高电平,典型值 = 3.6 V,输出低电平,典型值 = 0.3 V,输入高电平,典型值 = 3.6 V,输入低电平,典型值 = 0.3 V,UNH 允许叠加的负向噪声电压的最大值,G2 输入高电平时的噪声容限：,UNL 允许叠加的正向噪声电压的最大值,G2 输入低电平时的噪声容限：,44,4. 扇入与扇出系数,扇入数: 取决于灌电流负载，逻辑门的输入端的个数,扇出数: 带同类门的个数（取决带负载能力）,1,0,1,电流方向?,灌电流,IIL,IOL,= nIIL,分为灌电流负载和拉电流负载两种情况,45,带灌电流负载：,4. 扇入与扇出系数 （教材P73页）,负载门,驱动门,0,IIL,IOL,灌电流能力（IOL ）： 维持VOL 0.4V时， 所允许的最大灌电流值。, 技术术语及参考数据等概念,灌电流能力（IoL 16.0ma, IiL=1.0ma）,46,带拉电流负载：,4. 扇入与扇出系数,负载门,驱动门,1,IIH,IOH,拉电流能力（IOH ）： 维持VOH 2.4V时， 所允许的最大拉电流值。,拉电流能力（IoH 0.4ma, IiH=0.04ma）, 技术术语及参考数据等概念,47,例2.4.1 查得基本的TTL与非门7410的参数如下： IOL16mA，IIL1.0mA，IOH 0.4mA，IIH0.04mA. 试计算其带同类门时的扇出数。,(2)高电平输出时的扇出数,若NOHNOH，则取较小的作为电路的扇出数。,例题：扇出数计算举例,解： (1)低电平输出时的扇出数,48,5. 传输延迟时间,2.4.5 TTL与非门的技术参数 *,50%Uom,50%Uim,Uim,Uom,tPHL 输出电压由高到 低时的传输延迟 时间。,tpd 平均传输延迟时间,tPLH 输出电压由低到 高时的传输延迟 时间。,tPHL,tPLH,典型值： tPHL= 8 ns , tPLH= 12 ns,最大值： tPHL= 15 ns , tPLH= 22 ns,49,五、OC门电路,OC门电路即集电极开路门 (Open Collector Gate) OC门电路及符号 电路分析及逻辑功能 特点：实现线与功能；电平移动；增加驱动功率。,50,五、OC门电路,OC门电路即集电极开路门 (Open Collector Gate), OC 门电路及符号,51,五、集电极开路门 (Open Collector Gate), 电路分析及逻辑功能,OC 门必须外接负载电阻 和电源才能正常工作。,V CC 根据电路 需要进行选择,R p,52, 电路分析及逻辑功能(线与连接),+V CC,R p,线与,Y,Y,问题：外接电阻 R p = ?,保证：VOH 2.4V；VOL 0.4V,53,提问？,1. TTL74S系列器件集成电路的电源电压VCC为 V ，其典型值VOH =V 、 V