这堂课要求掌握的主要内容

1、这堂课要求掌握的主要内容：这堂课要求掌握的主要内容：1 1、TTLTTL反相器的工作原理反相器的工作原理掌握掌握 主要分析主要分析TTL反相器的逻辑关系、估算电路中有关反相器的逻辑关系、估算电路中有关 各点电压以及简单的定量概念。各点电压以及简单的定量概念。3 3、TTLTTL门电路与门电路与CMOSCMOS门电路的比较门电路的比较熟悉熟悉 区别、性能比较等。区别、性能比较等。2 2、OCOC门及三态门门及三态门熟熟悉悉 符号、应用等符号、应用等4 4、TTLTTL、CMOSCMOS门电路使用注意事项门电路使用注意事项熟悉熟悉 多余输入端的处理、相互驱动多余输入端的处理、相互驱动另外了解：另外

2、了解：TTL反相器的特性、反相器的特性、 TTL与非门电路（具有多发射极的与非门电路（具有多发射极的BJT）、）、 TTL与非门的技术参数介绍、正逻辑等与非门的技术参数介绍、正逻辑等1 1、TTLTTL反相器的工作原理反相器的工作原理0.7V0.7V0.7VVB1=2.1VVI=3.6V反偏反偏正偏正偏T1处于e和c倒置的放大状态T2、T3饱和VC2VCE2VB3（0.20.7）V0.9V T4和和D均截止均截止 Vo0.2V 输入为高电平时，输出为低电平。输入为高电平时，输出为低电平。 VI=0.2V导通导通VB1=0.9VT2、T3截止截止高电平高电平高电平高电平T2截止，Vcc通过Rc2

3、向T4提供基极电流T4和和D导通导通vOVccVBE4VD（50.70.7）V3.6V 输入为低电平时，输出为高电平输入为低电平时，输出为高电平用折线近似的用折线近似的TTL反相器的传输特性曲线反相器的传输特性曲线 TTLTTL反相器的特性反相器的特性P43-P45TTL与非门电路（具有多发射极的与非门电路（具有多发射极的BJT） 器件中的每一个发器件中的每一个发射极能各自独立地形成射极能各自独立地形成正向偏置的发射结正向偏置的发射结 ，并可促使并可促使BJT进人放大进人放大或饱和区。或饱和区。 多发射极多发射极BJT用作输入端用作输入端TTL与非门与非门 课本习题课本习题2.4.1，2.4.

4、2TTL与非门的技术参数与非门的技术参数（P46-P51）1）传输特性）传输特性2）输入和输出的高、低电压）输入和输出的高、低电压3）噪声容限）噪声容限噪声容限表示门电路的抗干扰能力噪声容限表示门电路的抗干扰能力 4）扇入与扇出数）扇入与扇出数5）传输延迟时间传输延迟时间6）功耗功耗7）延时一功耗积）延时一功耗积8）TTL集成门电路的封装集成门电路的封装传输延迟时间传输延迟时间TTL集成门电路的封装集成门电路的封装R1R2RLR3V5+UCCFV2V1A&CBFOC门结构门结构OC门符号门符号 1）OC门即集电极开路门门即集电极开路门2、OC门及三态门是实现门及三态门是实现“线与线与”

5、的两种门电的两种门电路路A&BCDF1F2RL+UCCF用用“线线”连连接成接成“与与”的方式称为的方式称为“线线与与”(Wired AND)。图中。图中所用的门就所用的门就是是OC门。门。“线与线与”可可以节省门数，以节省门数，减少门的级减少门的级数数。注意事项注意事项：(1)OC(1)OC门在使用门在使用时输出端与电时输出端与电源源UCCUCC之间必须之间必须外接一个负载外接一个负载电阻电阻R RL L。 (2)(2)当当OCOC门输门输出端并联时，出端并联时，能实现能实现“线与线与”功能功能。&FnF2F1OC1OC2OCn+UCCF=F1 F2FnRLn个个OC门门“线

6、与线与”我们课本上的原理图和逻辑符号我们课本上的原理图和逻辑符号2）三态门）三态门三态门就是输出有三种状态的与非门三态门就是输出有三种状态的与非门(Tristate Logic Gate)，简称，简称TSL门门。它与一般。它与一般TTL与非门与非门的不同点是：的不同点是： (1)输出端除了有高电平、低电平两种状态外，输出端除了有高电平、低电平两种状态外，还增加了一个还增加了一个“高阻态高阻态”，或称，或称“禁止态禁止态”。 (2) 输入级多了一个输入级多了一个“控制端控制端”，或称，或称“使能使能端端”E。 三态门主要应用在数字系统的总线结构中。当多个三态门主要应用在数字系统的总线结构中。当多

7、个门利用一条总线来传输信息时，门利用一条总线来传输信息时，每一时刻只允许一每一时刻只允许一个门处于工作状态个门处于工作状态，其余的门其余的门不应影响总线的信息，不应影响总线的信息，均应处于高阻态均应处于高阻态，相当于与总线脱开。，相当于与总线脱开。一种形式的三态门 (a)电路；(B)符号R1ABV2V1V4V5F+UCCV3EVD(a)R2R5R3R4A&FBENE( b)TSL门的一种电路结构和符号如图所示：门的一种电路结构和符号如图所示：右图是用TSL门来实现数据的双向传输的。具体为：1)当E=1时，G1工作，G2高阻态，信号由A传输到B。2)当E=0时，G2工作，G1高阻态，信号

8、由B传输到A。 改变控制器改变控制器E的电平，就可控的电平，就可控制信号的传输方向。如果制信号的传输方向。如果A为主为主机，机，B为外部设备，则通过一根为外部设备，则通过一根导线，既可由导线，既可由A向向B输出数据，又输出数据，又可由可由B向向A输入数据，互相不干扰。输入数据，互相不干扰。三态门除了三态门除了作三态与非门作三态与非门外，还外，还可用作可用作三态反相器或缓冲器三态反相器或缓冲器，它，它也是数字系统中的一种重要的接也是数字系统中的一种重要的接口电路。口电路。ABE&ENG1&ENG2用用TSL门实现数据的双向传输门实现数据的双向传输 如果集成逻辑门是以双极型晶体管如

9、果集成逻辑门是以双极型晶体管(电子和空穴两种电子和空穴两种载流子均参与导电载流子均参与导电)为基础的，则称为为基础的，则称为双极型集成逻双极型集成逻辑门电路辑门电路。具体分为：具体分为：晶体管晶体管晶体管逻辑晶体管逻辑 (TTL：Transistor-Transistor Logic)；高阈值逻辑高阈值逻辑(HTL：High Threshold Logic)；射极耦合逻辑射极耦合逻辑(ECL：Emitter Coupled Logic)；集成注入逻辑集成注入逻辑(I+2L：Integrated Injection Logic）3、TTL门电路与门电路与CMOS门电路的比较门电路的比较 如果集成

10、逻辑门是以单极型晶体管如果集成逻辑门是以单极型晶体管( (只有一种只有一种极性的载流子：电子或空穴极性的载流子：电子或空穴) )为基础的，则称为基础的，则称为为单极型集成逻辑门电路单极型集成逻辑门电路。目前应用得最广泛。目前应用得最广泛的是的是金属金属氧化物氧化物半导体场效应管逻辑电路半导体场效应管逻辑电路(MOS(MOS：Metal Oxide Semiconductor)Metal Oxide Semiconductor) MOS电路又可分为电路又可分为： PMOS(P沟道MOS)； NMOS(N沟道MOS)； CMOS(PMOSNMOS互补)。TTL与与CMOS门电路性能比较门电路性能比

11、较 对于工作速度可不计较的逻辑电路，对于工作速度可不计较的逻辑电路，CMOS门电路可优先门电路可优先选用。因为它的抗干扰能力随电源电压成正比提高，尤适选用。因为它的抗干扰能力随电源电压成正比提高，尤适于工业干扰大的环境下使用。其次，于工业干扰大的环境下使用。其次，CMOS电路对电源要电路对电源要求不高，电源电压适应范围宽，使用时比较方便。求不高，电源电压适应范围宽，使用时比较方便。一般中速逻辑电路只在一般中速逻辑电路只在TTLTTL和和C CMOSMOS两大类型中挑选。对于两大类型中挑选。对于TTLTTL电路，有电路，有“有源泄放有源泄放TTL”TTL”、“STTL”STTL”、“LSTTL”

12、LSTTL”电电路。有源泄放路。有源泄放TTLTTL电路因性能差，现已过时淘汰。最常采电路因性能差，现已过时淘汰。最常采用的是用的是LSTTLLSTTL。CMOS门驱动门驱动TTL门门在这种情况下，只要两者的电压参数兼容，不需在这种情况下，只要两者的电压参数兼容，不需另加接口电路，仅按电流大小计算出扇出数即可。另加接口电路，仅按电流大小计算出扇出数即可。 TTL门驱动门驱动CMOS门门 用上拉电阻用上拉电阻Rp接到接到VDD可将可将TTL的输出高电平电压升的输出高电平电压升到约到约5V，上拉电阻的值取决于负载器件的数目以及，上拉电阻的值取决于负载器件的数目以及TTL和和CMOS的电流参数。的电

13、流参数。 产品型号简介产品型号简介 选定好产品类型后，可查产品手册，挑选合适的产品型号。国外型号(国产型号)：40(CC40)，是CMOS系列。74(CT10)，是TTL系列。 74H(CT20)，是HTTL系列，H代表高速。74S(CT30)，是STTL系列。 74LS(CT40)，是LSTTL系列。 括号中的第一个“C”代表“China”。 例如，74LS10是三个3输入LSTTL与非门，国产型号为CT4010。 与非门多余输入端原则上应接高电平。对TTL门来说，接法有：悬空。直接接+UCC。通过1k3k电阻接+UCC。对CMOS门来说，不允许输入悬空，应接+UDD 。 或非门多余输入端原

14、则上应接低电平，在接线时可将TTL和CMOS两种门的多余输入端直接接地。 当工作速度不高，驱动级负载能力富裕时，TTL和CMOS两种门的多余输入端可与使用输入端并联。4、某些注意事项、某些注意事项 多余输入端的处理多余输入端的处理需要采用接口电路，一般需要考虑下面三个条件： 1.驱动器件必须能对负载器件提供灌电流最大值。2.驱动器件必须对负载器件提供足够大的拉电流。3.驱动器件的输出电压必须处在负载器件所要求的输入电压范围，包括高。低电压值。其中条件和，属于门电路的扇出数问题，已在第四节作过详细的分析。条件属于电压兼容性的问题。其余如噪声容限、输入和输出电容以及开关速度等参数在某些设计中也必须

15、予以考虑。各种门电路之间的接口问题各种门电路之间的接口问题 在每种情况下均需接口电路将数字信息转换为模拟信息显示：在每种情况下均需接口电路将数字信息转换为模拟信息显示： 图图(a)表示表示CMOS反相反相器器74HC04驱动一发驱动一发光二极管光二极管LED，电路，电路中串接了一限流电阻中串接了一限流电阻R以保护以保护LED。 当当LED接人电路接人电路的情况如上图的情况如上图(b)所示时，门电路所示时，门电路的输入信号应为的输入信号应为高电平，输出为高电平，输出为低电平。低电平。 对于小型继电器，可以将两个反相器并联作为驱动电路，对于小型继电器，可以将两个反相器并联作为驱动电路，如下图所示：

16、如下图所示： 在继电器的应用中，继电器本身有额定的电压和电流参数。一在继电器的应用中，继电器本身有额定的电压和电流参数。一般情况下，需用运算放大器以提升到必须的数一模电压和电流般情况下，需用运算放大器以提升到必须的数一模电压和电流接口值。接口值。 CMOS门的静电击穿及预防门的静电击穿及预防必须采取以下预防措施：必须采取以下预防措施：(1)MOS器件应在导电容器中存放和搬运。例如，器件应在导电容器中存放和搬运。例如，可以插在可以插在“导电泡沫塑料导电泡沫塑料”上，使各电极短接。上，使各电极短接。而绝不能放在易产生静电的泡沫塑料、塑料袋或而绝不能放在易产生静电的泡沫塑料、塑料袋或其它容器中。其它容器中。(2)电路操作人员的服装、手套等应由无静电效应电路操作人员的服装、手套等应由无静电效应的材料制成。仪器、工夹具等均应保持的材料制成。仪器、工夹具等均应保持“地地”电电位，特别是电烙铁外壳必须接地良好。位，特别是电烙铁外壳必须接地良好。(3)在电路焊接时，必须切断它的电源在电路焊接时，必须切断它的电源为什么说TTL与非门的输入端在以下4种接法下都属于逻辑0：(1)输入端接地；(2)输入端接低于0.8V的电源；(3)输入端接同类与非门的输出低电压0.2V；(4)