2-3TTL与非门

2 3TTL集成与非门 一 集成TTL与非门电路 1 TTL与非门电路 1 TTL与非门电路 输入端多发射极的功能是二极管与门电路 2 工作原理 设 高电平为3伏 低电平为0 3伏 VCC 5V 输入端 A B C 有0时 T1导通时 VB1 1V 则T2 T5截止 VC2 VCC 则T3 T4饱和 VY VCC 1 3 3 7V输入端 A B C 全为1时 T1截止时 VB1 2 1V T2 T5饱和 VC2 1V 则T3 T4截止 VY 0 3V 2 TTL与非门工作原理 2 TTL与非门电路的特点 1 T5 T3两个三级管的工作状态相反 2 负载能力一般用其带同样的与非门的个数为衡量值 称为扇出系数 3 门的动作时间称为延迟时间 4 普通的门输出端不能直接并联 符号 输出端直接并联 二 集电极开路 与非 门电路 OC门 1 电路 二 集电极开路 与非 门电路 OC门 2 符号 3 OC门的应用 1 输出端可以直接并联 2 可以控制输出电平 4 OC门的应用举例 1 输出端直接并联的 线与 功能 2 外接电阻RL与外接电源VCC RL max 外接电阻RL的选择 V CC VOH nIOH mIIH 1 所有OC门都截止时 输出的高电平不低于规定的值VOH 由此选择出最大的负载电阻 n个截止的OC门输出三极管的电流为IOH m个负载门输入高电平时 输入三极管的电流为IIH VOH IOH IIH IIH 外接电阻RL的选择 RL min V CC VOL ILM mIIL 2 OC门只有一个是低电平时 线与的作用输出为低电平VOL 由此选择出最小的负载电阻 导通的OC门输出三极管的电流为ILM 截止的OC门输出三极管的电流可以不计 m个负载门中三极管T1导通电流IIL 由负载电源提供 全部流入低电平的OC门 因此负载电阻上的电流为 ILM mIIL VOL 导通 ILM IIL 截止 IIL 外接电阻RL的选择 RL max RL RL min 三 三态输出 与非 门电路 1 电路 2 符号 三 三态输出 与非 门电路 三态门的第三个状态 高阻 使能控制端EN 1时 P 1 三态门是一个与非门 使能控制端 EN 0时 P 0 D导通 T4截止 T1导通 T5截止 三态门呈高阻状态 三态门的符号 控制端 低电平有效 使能控制端为0时电路为与非门 反之为高阻态 高电平有效 使能控制端为1时电路为与非门 反之为高阻态 低电平有效的三态门 高电平有效的三态门 三态门的总线传输 三态门的总线传输实验 1 0 1 0 2 4MOS门电路 一 CMOS非门 1 工作原理 T1是P沟道增强型MOS管 T2是N沟道增强型MOS管 T1 T2的开启电压为1 2VDD 高电平为VDD 低电平为0 阈值电压为1 2VDD 当ui VIL 0时 uGS1 VDD uGS2 0 所以 T1导通 T2截止uO VDD 当ui VIH VDD时 uGS1 0 uGS2 VDD 所以 T1截止 T2导通uO 0 2 电压传输特性 CMOS非门 又称CMOS反向器 的传输特性入图 由于T1和T2的特性完全对称 所以ui 1 2VDD时两管的导通内阻相等 uO 1 2VDD 即工作电压传输特性转折的中点 因此 CMOS反向器的阈值电压为 VTH 1 2VDD 3 CMOS与非门 CMOS与非门用两个是P沟道增强型MOS管T1 T3并联 两个N沟道增强型MOS管T2 T4串联构成的 工作情况如表 4 CMOS传输门 CMOS传输是利用P沟道MOS管和N沟道MOS管的互补性构成的 1 CMOS传输门电路 2 CMOS传输门的符号 3 CMOS传输门的工作原理 当 T1 T2导通 故CMOS传输门导通 T1 T2截止 故CMOS传输门截止 5 CMOS双向模拟开关 利用CMOS传输门构成的CMOS双向模拟开关如图 1 CMOS双向开关电路 2 CMOS双向开关的符号 5 CMOS双向模拟开关 3 CMOS双向开关的工作原理 当 C 1时 TG门导通 故CMOS双向模拟开关导通 C 0时 TG门截止 故CMOS双向模拟开关截止 2 4集成门电路的外特性 一 门电路的分类 1 按工艺分类 双极型 TTL电路 74 54系列 74H 54H系列 74S 54S系列 74LS 54LS系列 74AS 54AS系列 74ALS 54ALS系列 HTL电路 ECL电路 I2L电路 MOS型 CMOS门电路 CC4000系列 74HC系列 54HC系列 PMOS门电路 NMOS门电路 Bi CMOS型 2 按输出分类 推拉式输出或CMOS反向器输出 OC门或OD门输出 三态输出 3 按逻辑功能分类 基本门 与 或 非门 组合门 与非门 或非门 与或非门 异或门 二 常用的TTL门电路 1 74系列 74H系列 高速系列 74S系列 肖特基系列 即抗饱和系列 74LS系列 低功耗肖特基系列 74AS系列 结构与74LS系列形似 但功耗略高 74ALS系列 是74AS系列的改进型 速度快 功耗低 尺寸小 2 54系列 与74系列具有完全相同的电路结构和电气性能参数 所不同的是54系列的工作环境温度范围更宽 电源电压允许范围更宽 54H系列 54S系列 54LS系列 54AS系列 54ALS系列 三 常用的MOS门电路 1 CMOS门的突出优点 微功耗 高抗干扰 高稳定性 2 常用的CMOS门电路 CC4000系列 74HC系列 54HC系列 尤其是 74LS 54LS系列与74HC 54HC系列系列不仅完全兼容 而且只要后三位数字相同时 其逻辑功能 外形尺寸 引脚排列顺序也完全相同 可以直接相互连接 3 PMOS门电路 全部用P沟道MOS管构成的电路 4 NMOS门电路 全部用N沟道MOS管构成的电路 四 TTL门电路和CMOS门电路接口注意事项 作为驱动门或负载门应注意 1 高 低电平应匹配 2 输出电流参数应大于或等于输入电流参数 注意型号为 74系列 74L系列 4000系列与其它任意系列相连时 五 TTL门和CMOS门的标称逻辑电平 表示逻辑值0 1的理想电平值用U 0 U 1 表示 U 0 0VU 1 5V 工作电压VCC 六 常用参数 1 开门电平 UOH 与关门电平 UOL 输出值 开门电平UOH 表示逻辑值1的最小高电平 关门电平UOL 表示逻辑值0的最大低电平 输入值 开门电平UIH 表示逻辑值1的最小高电平 关门电平UIL 表示逻辑值0的最大低电平 2 噪声容限 当许多门连接成系统时 前一级门的输出就是后一级门的输入 对后一级门来说其噪声容限为 输入高电平时的噪声容限 UNH UOH UIL输入低电平时的噪声容限 UNL UOL UIH3 阈值电压 门槛电压 UTI 输出从高电平转为低电平时 所对应的输入电压 4 输入高电平电流 IIH 和输入低电平电流 IIH 输入高电平电流 IIH 作为负载的门电路 当某一输入端接高电平 其它输入端均接低电平时 流入该输入端的电流 称为输入高电平电流IIH 即拉出前级门电路输出端的电流 输入低电平电流 IIL 作为负载的门电路 当某一输入端接低电平 其它输入端均接高电平时 流入该输入端的电流 称为输入低电平电流IIL 即灌入前级门电路输出端的电流 5 输出高电平电流 IOH 和输出低电平电流 IOH IOH指前级输出高电平时 流出作为负载门的一个输入端的电流 反映了门带拉电流负载的能力 IOH指前级输出低电平时 流入作为负载门的一个输入端的电流 反映了门带灌电流负载的能力 6 扇入系数 Nr 和扇出系数 Nc 扇入系数 Nr 门电路允许的输入端数目 一般为1 5个 最多不超过8个 当要求的输入端数大于现有门的扇入系数时 怎样处理 扇出系数 Nc 门电路只有一个输出端 输出端所能带的下一级门输入端的个数 又称门的负载能力 TTL门一般为8个 驱动门 功率门 可达25个 CMOS门的扇出系数