3.2TTL逻辑门.ppt

3 2TTL逻辑门 3 2 1BJT的开关特性 3 2 2基本BJT反相器的动态特性 3 2 3TTL反相器的基本电路 3 2 4TTL逻辑门电路 3 2 5集电极开路门和三态门 3 2 6BiMOS门电路 3 2TTL逻辑门 3 2 1BJT的开关特性 iB 0 iC 0 vO VCE VCC c e极之间近似于开路 vI 0V时 vO VCES 0 2V c e极 vI 5V时 之间近似于短路 iC ICS 很小 约为数百欧 相当于开关闭合 可变 很大 约为数百千欧 相当于开关断开 c e间等效内阻 VCES 0 2 0 3V VCE VCC iCRc VCEO VCC 管压降 且不随iB增加而增加 ic iB iC 0 集电极电流 发射结和集电结均为正偏 发射结正偏 集电结反偏 发射结和集电结均为反偏 偏置情况 工作特点 iB iB 0 条件 饱和 放大 截止 工作状态 BJT的开关条件 0 iB 2 BJT的开关时间 从截止到导通开通时间ton td tr 从导通到截止关闭时间toff ts tf BJT饱和与截止两种状态的相互转换需要一定的时间才能完成 CL的充 放电过程均需经历一定的时间 必然会增加输出电压 O波形的上升时间和下降时间 导致基本的BJT反相器的开关速度不高 3 2 2基本BJT反相器的动态性能 若带电容负载 故需设计有较快开关速度的实用型TTL门电路 输出级T3 D T4和Rc4构成推拉式的输出级 用于提高开关速度和带负载能力 中间级T2和电阻Rc2 Re2组成 从T2的集电结和发射极同时输出两个相位相反的信号 作为T3和T4输出级的驱动信号 输入级 中间级 输出级 3 2 3TTL反相器的基本电路 1 电路组成 输入级T1和电阻Rb1组成 用于提高电路的开关速度 2 TTL反相器的工作原理 逻辑关系 性能改善 1 当输入为低电平 I 0 2V T1深度饱和 截止 导通 导通 截止 饱和 低电平 T4 D4 T3 T2 T1 输入 高电平 输出 T2 T3截止 T4 D导通 2 当输入为高电平 I 3 6V T2 T3饱和导通 T1 倒置的放大状态 T4和D截止 使输出为低电平 vO vC3 VCES3 0 2V 逻辑真值表 饱和 截止 T4 低电平 截止 截止 饱和 倒置工作 高电平 高电平 导通 导通 截止 饱和 低电平 输出 D4 T3 T2 T1 输入 3 采用输入级以提高工作速度 当TTL反相器 I由3 6V变0 2V的瞬间 T2 T3管的状态变化滞后于T1管 仍处于导通状态 T1管Je正偏 Jc反偏 T1工作在放大状态 T1管射极电流 1 1 iB1很快地从T2的基区抽走多余的存储电荷 从而加速了输出由低电平到高电平的转换 4 采用推拉式输出级以提高开关速度和带负载能力 当 O 0 2V时 当输出为低电平时 T4截止 T3饱和导通 其饱和电流全部用来驱动负载 a 带负载能力 当 O 3 6V时 O由低到高电平跳变的瞬间 CL充电 其时间常数很小使输出波形上升沿陡直 而当 O由高变低后 CL很快放电 输出波形的下降沿也很好 T3截止 T4组成的电压跟随器的输出电阻很小 输出高电平稳定 带负载能力也较强 输出端接负载电容CL时 b 输出级对提高开关速度的作用 1 TTL与非门电路 多发射极BJT 3 2 4TTL逻辑门电路 TTL与非门电路的工作原理 任一输入端为低电平时 TTL与非门各级工作状态 当全部输入端为高电平时 输出低电平 输出高电平 2 TTL或非门 若A B中有一个为高电平 若A B均为低电平 T2A和T2B均将截止 T3截止 T4和D饱和 输出为高电平 T2A或T2B将饱和 T3饱和 T4截止 输出为低电平 逻辑表达式 vOH vOL 输出为低电平的逻辑门输出级的损坏 3 2 5集电极开路门和三态门电路 1 集电极开路门电路 a 集电极开路与非门电路 b 使用时的外电路连接 C 逻辑功能 OC门输出端连接实现线与 2 三态与非门 TSL 当EN 3 6V时 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 B A 输出端L 数据输入端 EN 三态与非门真值表 当EN 0 2V时 高阻 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 B A 输出端L 数据输入端 EN 使能高电平有效 真值表 逻辑符号 A B EN L EN 特点 功耗低 速度快 驱动力强 3 2 6BiCMOS门电路 I为高电平 MN M1和T2导通 MP M2和T1截止 输出 O为低电平 工作原理 M1的导通 迅速拉走T1的基区存储电荷 M2截止 MN的输出电流全部作为T2管的驱动电流 M1 M2加快输出状态的转换 I为