第三章(2)门电路TTL

第三章(2)门电路TTL第一页，共26页。BJT的开关条件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≈0.2~0.3VVCE＝VCC－iCRcVCEO≈VCC管压降

且不随iB增加而增加ic

≈iBiC≈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0<iB<第二页，共26页。cbe饱和状态截止状态ebcBJT截止、饱和状态的等效电路第三页，共26页。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。第四页，共26页。

BJT

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。故需设计有较快开关速度的实用型TTL门电路。

03.2.2基本BJT反相器的动态性能

管子基区内电荷的存入和消散需要一定的时间，因此开关速度受到限制。若带电容负载1TTL反相器的产生第五页，共26页。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；

Rb1

4kW

Rc2

1.6kW

Rc4

130W

T4

D

T2

T1

+

–

vI

T3

+

–

vO

负载

Re2

1KW

VCC(5V)

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第六页，共26页。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）0.9V0.2VT1导通截止导通导通截止导通低电平T4D4T3T2T1输入高电平输出T2、

T3截止，T4、D导通设：电源电压

VCC=5V输入高电平VIH=3.4V输入低电平VIL=0.2V开启电压

VON=0.7V第七页，共26页。（2）当输入为高电平（I=3.6V）

3.6V4.3V2.1V1.4V

0.2V1V

0.7V输入A输出L0110逻辑真值表

逻辑表达式

L=A

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D4T3T2T1输入倒置放大饱和饱和截止第八页，共26页。（4.）采用推拉式输出级以提高开关速度和带负载能力3.6V

2.1V1.4V

0.2V

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)带负载能力第九页，共26页。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，0.9V0.2V3.6Vb)输出级对提高开关速度的作用CL第十页，共26页。1.）TTL与非门电路多发射极BJT

T1e

e

bc

eeb

cA&

BAL=B3.2.4

TTL逻辑门电路第十一页，共26页。2）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IT1T2T4T5O输入全为高电平(3.6V)倒置使用的放大状态饱和截止饱和低电平（0.2V）输入有低电平(0.2V)深饱和截止放大截止高电平（3.6V）当全部输入端为高电平时：3.63.60.22.10.2V3.6V3.6V0.9V输出低电平输出高电平第十二页，共26页。2.TTL或非门

若二输入端均为低电平

R1A

R1

R1B

R4

VCC

A

T1A

T2A

T2B

T1B

B

D

L

T3

R3

T4

0.2v0.9v0.2v3.6V0.9v第十三页，共26页。

R1A

R1

R1B

R4

VCC

A

T1A

T2A

T2B

T1B

B

D

L

T3

R3

T4

3.6v2.1v3.6v2.1v0.2V1V若A、B两输入端都为高电平

4.3v4.3vA

LB

000011110001或非门真值表

或非门逻辑表达式AB≥1或非门逻辑符号若A、B两输入端只有一个输入端为高电平?

第十四页，共26页。vOHvOL输出为低电平的逻辑门的输出级的损坏3.2.5集电极开路门和三态门电路)集电极开路门电路的提出第十五页，共26页。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L=ABVCCL=AB

CDOC门输出端连接实现线与VCC&AB第十六页，共26页。2.三态与非门(TSL)

三态钳位电路

R1

R2

R4

VCC

T4L

T3

R3T1与非门A

B

CS

T5

T6

T7

R5

R66

VCC

D3.6V1.4V0.7V当CS=3.6V时CS数据输入端输出端LAB10010111011100三态与非门真值表=AB第十七页，共26页。

R1R2

R4

VCC

T4L

T3

R3T1A

B

CS

T6

R5

R66

VCC当CS=0.2V时0.2V0.9V0.9V高阻CS数据输入端输出端LAB10010111011100××高阻高电平使能==高阻状态与非逻辑

ZL

ABLCS=0____CS=1

真值表

逻辑符号ABCS

&

L

EN第十八页，共26页。3.5.1正负逻辑问题1.正负逻辑的规定

01

10正逻辑负逻辑3.5逻辑描述中的几个问题第十九页，共26页。2.8正负逻辑问题负逻辑正逻辑0V5V2.4V0.4V010V5V2.4V0.4V10低电平L高电平H第二十页，共26页。3.5.2基本逻辑门电路的等效符号及其应用1、基本逻辑门电路的等效符号与非门及其等效符号系统输入信号中，有的是高电平有效，有的是低电平有效。低电平有效，输入端加小圆圈；高电平有效，输入端不加小圆圈；

AB

CS

&

L

EN

AB

CS

&

L

EN第二十一页，共26页。在数字电路或系统的设计中，往往将TTL和CMOS两种器件混合使用，以满足工作速度或者功耗指标的要求。由于每种器件的电压和电流参数各不相同，因而在这两种器件连接时，要满足驱动器件和负载器件的电流、电压要求,3.6逻辑门电路使用中的几个实际问题第二十二页，共26页。四、集成门电路使用中应注意的几个问题TTLCMOS分类工作电源VCC=5VVDD=318V输出电平UOL=0.3VUOH=3.6VUOL0VUOH

VDD

UTH=0.5VDD

UTH=1.4V

阈值电压输入端串接电阻Ri当Ri>Ron（2.5k）输入由0→1在一定范围内，Ri的改变不会影响输入电平输入端悬空即Ri=输入为“1”

不允许多余输入端的处理1.与门、与非门接电源；或门、或非门接地。2.与其它输入端并联。第二十三页，共26页。[练习2]写出图中所示各个门电路输出端的逻辑表达式。TTLCMOS=1A100100k=1A100100k&A悬空&A悬空不允许第二十四页，共26页。1、逻辑门的主要技术参数有输入和输出高、低电压，噪声容限，传输延迟时间，功耗，延迟–功耗积，扇入和扇出数等。2、CMOS