24+TTL逻辑门电路课件

§2.4TTL逻辑门电路（晶体管—晶体管门电路，双极型门电路）Transistor-TransistorLogic一、基本BJT反相器的动态特性：如图：基本BJT反相器若带电容负载CL：当V0由0→1跳变时：VCC→RC→CL充电，时间常数大，V0上升慢

影响开关速度。（RC较大）当V0由1→0跳变时：CL→BJT→放电此电路简单，速度慢。9/17/20231电气工程学院苏士美§2.4TTL逻辑门电路（晶体管—晶体管门电路，双极二、TTL反相器：

1、电路组成及符号：

9/17/20232电气工程学院苏士美二、TTL反相器：1、电路组成及符号：8/4/202322、工作原理：各β=20

（1）输入为高电平“1”，Vi=3.6V设T1的Je正偏导通，则VB1=4.3V；而T1的Jc、T2的Je、T3的Je正偏，共需0.7+0.7+0.7=2.1V的VB1；∴T1的Je正偏导通不成立。T1的Jc、T2的Je、T3的Je正偏使VB1钳位VB1=2.1V对T1工作在倒置状态，β=0.01对T2,T3：设饱和则VC2=0.7+0.2=0.9VV0=VCES3=0.2V，输入为“1”；输出为“0”。VB1=2.1VT1倒置T4止VB2=1.4VT2T3饱和VC2=0.9V9/17/20233电气工程学院苏士美2、工作原理：各β=20（1）输入为高电平“1”，Vi=3（2）输入为低电平“0”，Vi=0.2V输入为低“0”，输出为高“1”。VB1=0.9VT1饱和，VC1=0.4VT2T3止T4通9/17/20234电气工程学院苏士美（2）输入为低电平“0”，Vi=0.2V输入为低“0”，输TTL集成反相器740474LS04外部引线和内部逻辑图管脚外形9/17/20235电气工程学院苏士美TTL集成反相器740474LS04外部引线和内部逻辑图管三、TTL反相器的电气特性：1、电压传输特性：9/17/20236电气工程学院苏士美三、TTL反相器的电气特性：1、电压传输特性：8/4/202相关参数：（1）输入，输出高低电压VIH、VIL、VOH、VOL（2）关门电平VOFF：TTL反相器关闭，输出为高，允许的最大低电平输入电压。

当VI<VOFF时，相当输入逻辑“0”。（3）开门电平VON：TTL反相器开启，输出为低，允许的最小高电平输入电压。

当VI>VON时，相当输入逻辑“1”。9/17/20237电气工程学院苏士美相关参数：8/4/20237电气工程学院苏士美2、输入负载特性：Ri上的电压与Ri的关系曲线。ROFF关门电阻：反相器关闭，输出为1，输入端所接电阻的最大值。当RI<ROFF时，相当输入为0RON开门电阻：反相器开启，输出为0，输入端所接电阻的最小值。当RI>RON时，相当输入为1。

TTL门输入悬空相当接“1”。9/17/20238电气工程学院苏士美2、输入负载特性：Ri上的电压与Ri的关系曲线。ROFF关门3、带负载特性：（输出特性）灌电流负载：负载电流从外电路流入反相器。拉电流负载：负载电流从反相器流向外电路。灌电流负载驱动同类门的个数：（1）灌电流工作情况：设反相器带同类门负载，如图：9/17/20239电气工程学院苏士美3、带负载特性：（输出特性）灌电流负载：负载电流从外电路流入（2）拉电流工作情况：驱动门输出为1，如图：拉电流负载驱动同类门的数目：9/17/202310电气工程学院苏士美（2）拉电流工作情况：拉电流负载驱动同类门的数目：8/4/2四、TTL与非门电路：从TTL反相器，可改进成TTL与非门，二者特性类同。如图：T1采用多发射极三极管（二、三、四…）◆当A、B、C输入有“0”时，T2、T3止，T4通，输出为“1”◆只有A、B、C输入全“1”时，VB1=2.1V，T2、T3饱和，T4止，输出为“0”。——与非逻辑关系TTL反相器的电气特性，适用于TTL与非门各参数以手册中给出的为准。9/17/202311电气工程学院苏士美四、TTL与非门电路：从TTL反相器，可改进成TTL与非门，TTL与非门电路74LS00外部引线和内部逻辑图管脚外形9/17/202312电气工程学院苏士美TTL与非门电路74LS00外部引线和内部逻辑图管脚外形8五、TTL与非门主要参数：1、输入、输出高低电平：（附录C）2、噪声容限：表门电路的抗干扰能力把反相器传输特性中输入、输出高低电压制成下图：VNH=VOH-VIH高电平噪声容限VNL=VIL-VOL低电平噪声容限噪声容限大，电路的抗干扰力强。3、扇入、扇出数：（1）扇入数：取决于门电路的输入端个数。一个三输入端的与非门，扇入数Ni=3（2）扇出数：

No=[NOH,NOL]minNOH门输出为1时，拉电流负载驱动同类门的数目；NOL门输出为0时，灌电流负载驱动同类门的数目。一般TTL门：No≥10个9/17/202313电气工程学院苏士美五、TTL与非门主要参数：1、输入、输出高低电平：VNH=V4、平均传输延迟时间tpd：如图：tPLH表门电路输出由“0”→“1”经过的时间。tPHL表门电路输出由“1”→“0”经过的时间。定义：5、功耗PD：TTL门电路功耗较大。6、延迟功耗积DP：理想门电路要求高速度，低功耗。

DP为一种综合性的指标：

DP=tpdPD(焦耳)

DP愈小，表是门电路的性能愈好。9/17/202314电气工程学院苏士美4、平均传输延迟时间tpd：tPLH表门电路输出由“0”→“六、TTL其它常用门电路：1、TTL或非门、与或非门、异或门等：性能特点与TTL与非门类似。2、集电极开路与非门：（OC门）OpenCollector（1）线与的概念：将多个与非门的输出端直接相连，实现各输出端相与的逻辑功能。——线与

一般TTL与非门不能线与。如图：9/17/202315电气工程学院苏士美六、TTL其它常用门电路：1、TTL或非门、与或非门、异或门（2）OC门可以线与：电路组成与符号：

应用时，T3集电极外接一上拉电阻RP和电源。多个OC门线与（输出并接），可共用一个上拉电阻和电源。9/17/202316电气工程学院苏士美（2）OC门可以线与：应用时，T3集电极外接一上OC门可直接驱动较大电流的负载，如指示灯、发光二极管、蜂鸣器等。例如：9/17/202317电气工程学院苏士美OC门可直接驱动较大电流的负载，如指示灯、发光二极管、蜂鸣器上拉电阻RP的计算：▲当所有OC门均截止，输出为“1”：为保证负载门输入为1则：9/17/202318电气工程学院苏士美上拉电阻RP的计算：▲当所有OC门均截止，输出为“1”：8/▲当OC门线与输出为“0”时：

一个OC门通，导通门灌入的电流最大。为保证输出为0，则：（看上图红线）RP的取值在RPmin<RP<RPmax间，考虑开关速度，取RP接近RPmin值。9/17/202319电气工程学院苏士美▲当OC门线与输出为“0”时：RP的取值在RPmin<RP<3、三态与非门（TSL门）：TristateLogic一般门：输出有0和1两个状态；三态门：输出除0、1两个状态外，

还有第三态：高阻态（禁止态）。（1）简单电路构成及符号：A、B信号输入端CS片选输入信号（使能端、允许端）五版：EN9/17/202320电气工程学院苏士美3、三态与非门（TSL门）：一般门：输出有0和1两个状态；（（2）工作情况：CS=1时：D止，电路同一般TTL与非门CS=0时：D通T2、T3、T4均截止，输出端开路（悬空）既不是“1”，亦不是“0”——高阻态（禁止态）（第三态）。9/17/202321电气工程学院苏士美（2）工作情况：CS=1时：D止，电路同一般TTL与非门CS（3）真值表：

CS=1有效：（使能端高电平有效）CS=1TSL在工作状态CSABL10011011110111100××高阻CS=0有效：（使能端低电平有效）符号及真值表：五版：EN有效电平的概念：所谓低电平有效：是指当信号为低电平时电路完成规定的操作；而高电平有效是指：当信号为高电平时电路完成规定的操作。使能控制信号、集成芯片的输入或输出信号都有可能是高电平有效或是低电平有效。图中EN上面的横线表示该信号低电平有效。9/17/202322电气工程学院苏士美（3）真值表：CS=1有效：（使能端高电平有效）CSAB（4）应用：

TSL门用在计算机系统信号的传输9/17/202323电气工程学院苏士美（4）应用：8/4/202323电气工程学院苏士美七、抗饱和TTL电路：带有SBD的BJT电路及符号：SBD由金属Al—Si接触形成，与一般D比有以下特点：◆有单向导电性◆阈值电压较低0.4—0.5V◆导电由多数载流子完成，几乎无电荷存储SBDTTL电路（简称STTL）提高开关速度的原因：一般TTLtpd：几十纳秒一般STTLtpd：可降至几个纳秒9/17/202324电气工程学院苏士美七、抗饱和TTL电路：带有SBD的BJT电路及符号：SBD由STTL的电压传输特性较为理想：TTL集成逻辑门电路系列1．74系列——为TTL集成电路的早期产品，属中速TTL器件。2．74L系列——为低功耗TTL系列，又称LTTL系列。3．74H系列——为高速TTL系列。4．74S系列——为肖特基TTL系列，进一步提高了速度。5．74LS系列——为低功耗肖特基系列。6．74AS系列——为先进肖特基系列，它是74S系列的后继产品。7．74ALS系列——为先进低功耗肖特基系列，是74LS系列的后继产品。9/17/202325电气工程学院苏士美STTL的电压传输特性较为理想：TTL集成逻辑门电路系列8/例1：TTL电路，写输出表达式9/17/202326电气工程学院苏士美例1：TTL电路，写输出表达式8/4/202326电气工程学例题2：求LSTTL门驱动基本TTL门的扇出数从附录C知9/17/202327电气工程学院苏士美例题2：求LSTTL门驱动基本TTL门的扇出数从附录C知8本节重点：TTL逻辑门的电气特性（外特性）TTL门的主要技术参数各种TTL门、OC、TSL门的功能、符号、应用TTL门电路的内部构成，工作原理了解。9/17/202328电气工程学院苏士美本节重点：TTL逻辑门的电