门电路外特性及参数.ppt

一 电压传输特性 TTL与非门电压传输特性是表示输出电压UO随输入电压UI变化的一条曲线 电压传输特性曲线大致分为四段 如图2 2所示 2 2TTL与非门的外特性与参数 图2 2 TTL 与非门电压传输特性 a 测试电路示意图 b 曲线 1 AB段 输入电压UI 0 6V时 T1工作在深度饱和状态 UCES1 0 1V UB2 0 7V 故T2 T5截止 T3 T4导通UO 3 6V为高电平 与非门处于截止状态 所以把AB段称截止区 2 BC段 输入电压0 6V UI 1 3V时 0 7V UB2 1 4V T2开始导通 T5仍未导通 T3 T4处于射极输出状态 随UI的增加 UB2增加 UC2下降 并通过T3 T4使UO也下降 因为UO基本上随UI的增加而线性减小 故把BC段称线性区 3 CD段 输入电压1 3V UI 1 4V时 T5开始导通 并随UI的增加趋于饱和 使输出UO为低电平 所以把CD段称转折区或过渡区 4 DE段 当UI 1 4V时 T2 T5饱和 T4截止 输出为低电平 与非门处于饱和状态 所以把DE段称饱和区 二 主要参数 1 输出高电平UOH和输出低电平UOL 电压传输特性曲线截止区的输出电压为UOH 饱和区的输出电压为UOL 一般产品规定UOH 2 4V UOL 0 4V 2 阈值电压UTH 电压传输特性曲线转折区中点所对应的输入电压为UTH 也称门槛电压 一般TTL与非门的UTH 1 4V 3 关门电平UOFF和开门电平UON 保证输出电平为额定高电平 2 7V左右 时 允许输入低电平的最大值 称为关门电平UOFF 通常UOFF 1V 一般产品要求UOFF 0 8 V 保证输出电平达到额定低电平 0 3V 时 允许输入高电平的最小值 称为开门电平UON 通常UON 1 4V 一般产品要求UON 1 8V 4 噪声容限UNL UNH 在实际应用中 由于外界干扰 电源波动等原因 可能使输入电平UI偏离规定值 为了保证电路可靠工作 应对干扰的幅度有一定限制 称为噪声容限 它是用来说明门电路抗干扰能力的参数 输入低电平噪声容限UNL 是指在保证输出为高电平UOH的前提下 输入低电平的允许上限值UILmax与输入低电平 前级输出低电平 USL之差用UNL表示 UNL UILmax USL 输入高电平噪声容限UNH 是指在保证输出为低电平UOL的前提下 输入高电平的允许下限值UIHmin与输入高电平 前级标准输出高电平 USH之差UNH UIHmin USH 5 输入短路电流IIS 当UI 0时 流经这个输入端的电流称为输入短路电流IIS 输入短路电流的典型值约为 1 5mA 6 输入漏电流IIH 当UI Uth时 流经输入端的电流称为输入漏电流IIH 即T1倒置工作时的反向漏电流 其值很小 约为10 A 7 扇出系数NO 扇出系数是以同一型号的与非门作为负载时 一个与非门能够驱动同类与非门的最大数目 通常NO 8 8 平均延迟时间tpd 平均延迟时间指输出信号滞后于输入信号的时间 它是表示开关速度的参数 一般 TTL与非门tpd为3 40ns 9 空载导通电源电流ICCL 是指输入端全部悬空 相当于输入1 与非门处于导通状态时 电源提供的电流 10 空载截止电源电流ICCH 是指输入端接低电平 输出端开路时 电源提供的电流 11 空载导通功耗PON和空载截止功耗POFF 将ICCL和ICCH分别乘以电源电压就得到PON和POFF 它们是衡量集成电路本身功耗水平的参数 12 速度 功耗积 dp积 平均延迟时间与空载功耗的积 其值越小越好 表2 2常用TTL门电路型号 三 TTL与非门产品介绍 部分常用中小规模 TTL 门电路的型号及功能如表2 2所示 图2 7 74LS00 74LS20 管脚图 图2 7所示是74LS00及74LS20管脚排列示意图 表2 3TTL器件型号组成的符号及意义 TTL器件型号由五部分组成 其符号和意义如表2 3所示 例如 CT74H10F封装形式 全密封扁平封装 器件品名 三3输入与非门 器件系列 高速 温度范围 0 70 中国制造 TTL 器件 二 CMOS 门电路系列及型号的命名法 CMOS 逻辑门器件有三大系列 4000系列 74C 系列和硅氧化铝系列 1 4000系列 表2 5列出了4000系列 CMOS 器件型号组成符号及意义 表2 5CMOS器件型号组成符号及意义 表2 6几家国外公司CMOS产品代号 表2 6列出了国外主要生产公司的产品代号 例如 CC4030R 表示温度范围 55 85 表示器件品种 四 2输入异或门 表示器件系列代号 表示中国制造的CMOS器件 2 74C 系列 74C 系列有 普通74C 系列 高速MOS74HC HCT 系列及先进的CMOS74AC ACT 系列 2 3 CMOS 集成门电路 MOS集成逻辑门是采用MOS管作为开关元件的数字集成电路 它具有工艺简单 集成度高 抗干扰能力强 功耗低等优点 MOS门有PMOS NMOS和CMOS三种类型 CMOS电路又称互补MOS电路 它突出的优点是静态功耗低 抗干扰能力强 工作稳定性好 开关速度高 是性能较好且应用较广泛的一种电路 1 与非门 2 或非门 图 CMOS 传输门 3 CMOS 传输门 传输门是数字电路用来传输信号的一种基本单元电路 其电路和符号如图所示 TTL门电路的其他类型 TTL门电路除与非门之外 还有许多种门电路 1 集电极开路门 OC门 在实际使用中 可直接将几个逻辑门的输出端相连 这种输出直接相连 实现输出与功能的方式称为线与 但是普通TTL与非门的输出端是不允许直接相连的 OC门电路 OC OpenCollector 门 其电路及符号如图2 11所示 TTL与非门直接线与的情况 实现线与逻辑的OC门 其逻辑表达式为 图三态门电路 符号 2 三态门 TSL门 三态门 是指逻辑门的输出除有高 低电平两种状态外 还有第三种状态 高阻状态 或称禁止状态 的门电路 简称TSL TristateLogic 门 电路如图 a 所示 图三态门的应用举例 三态门的主要用途是实现多个数据或控制信号的总线传输 如图所示 2 1 4 TTL集成门电路使用注意事项 在使用TTL集成门电路时 应注意以下事项 电源电压 UCC 应满足在标准值5V 10 的范围内 2 TTL电路的输出端所接负载 不能超过规定的扇出系 3 注意 TTL 门多余输入端的处理方法 1 与非门 与非门多余输入端的三种处理方法如图2 16所示 图2 16与非门多余输入端的处理方法 a 接电源 b 通过R接电源 c 与使用输入端并联 图2 17或非门多余输入端的处理方法 a 接地 b 通过R接地 c 与使用输入端并联 2 或非门 或非门多余输入端的三种处理方法如图2 17所示 2 1 5CMOS集成电路使用注意事项 TTL电路的使用注意事项 一般对CMOS电路也适用 因CMOS电路容易产生栅极击穿问题 所以要特别注意以下几点 1 避免静电损失 存放CMOS电路不能用塑料袋 要用金属将管脚短接起来或用金属盒屏蔽 工作台应当用金属材料覆盖并应良好接地 焊接时 电烙铁壳应接地 2 多余输入端的处理方法 CMOS电路的输入阻抗高 易受外界干扰的影响 所以CMOS电路的多余输入端不允许悬空 多余输入端应根据逻辑要求或接电源DD 与非门 与门 或接地 或非门 或门 或与其他输入端连接 2 4 CMOS电路与TTL 电路的连接 1 TTL电路驱动CMOS电路 1 当TTL电路驱动4000系列和HC系列CMOS时 如电源电压UCC与UDD均为