ttl反相器工作原理PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1ttl反相器工作原理反相器工作原理2021-12-92什么是高電平？什么是低電平？什么是狀態(tài)賦值？什么是正邏輯？什么是負(fù)邏輯？二極管與門、或門有何優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？第1頁/共27頁2021-12-93TTL集成邏輯門電路的輸入和輸出結(jié)構(gòu)均采用半導(dǎo)體三極管，所以稱晶體管晶體管邏輯門電路，簡稱TTL電路。TTL電路的基本環(huán)節(jié)是反相器。簡單了解TTL反相器的電路及工作原理，重點(diǎn)掌握其特性曲線和主要參數(shù)（應(yīng)用所需知識(shí)）。第2頁/共27頁2021-12-941. 電路組成圖2-9 TTL反相器的基本電路 第3頁/共27頁2021-12-95(1) 輸入級(jí)NPN當(dāng)輸入低電平時(shí)， uI，發(fā)射結(jié)正向?qū)ǎ?

2、uB1當(dāng)輸入高電平時(shí)， uI，發(fā)射結(jié)受后級(jí)電路的影響將反向截止。 uB1由后級(jí)電路決定。NNP第4頁/共27頁2021-12-96(2) 中間級(jí)反相器VT2實(shí)現(xiàn)非邏輯反相輸出同相輸出向后級(jí)提供反相與同相輸出。輸入高電 壓時(shí)飽和輸入低電壓時(shí)截止第5頁/共27頁2021-12-97(3) 輸出級(jí)（推拉式輸出） VT3為射極跟隨器低輸入高輸入飽和截止低輸入高輸入截止導(dǎo)通第6頁/共27頁2021-12-982. 工作原理（1）當(dāng)輸入高電平時(shí)， uI，VT1處于倒置工作狀態(tài)，集電結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)反偏，uB1，VT2和VT4飽和，輸出為低電平uO。第7頁/共27頁2021-12-99（2） 當(dāng)輸入低電平時(shí)，

3、 uI，VT1發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，uB1=0.3V+0.7V=1V，VT2和VT4均截止，VT3和VD導(dǎo)通。輸出高電平uO =VCC -UBE3-UD1V第8頁/共27頁2021-12-910 (3) 采用推拉式輸出級(jí)利于提高開關(guān)速度和負(fù)載能力 VT3組成射極輸出器，優(yōu)點(diǎn)是既能提高開關(guān)速度，又能提高負(fù)載能力。 當(dāng)輸入高電平時(shí)，VT4飽和，uB3=uC2=0.3V+0.7V=1V，VT3和VD截止，VT4的集電極電流可以全部用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載。 當(dāng)輸入低電平時(shí)，VT4截止，VT3導(dǎo)通(為射極輸出器)，其輸出電阻很小，帶負(fù)載能力很強(qiáng)。 可見，無論輸入如何，VT3和VT4總是一管導(dǎo)通而另一管截止。 這種推拉式工作

4、方式，帶負(fù)載能力很強(qiáng)。 第9頁/共27頁2021-12-911電壓傳輸特性：輸出電壓uO與輸入電壓uI的關(guān)系曲線。圖2-10 TTL反相器電路的電壓傳輸特性截止區(qū)線性區(qū)轉(zhuǎn)折區(qū)飽和區(qū)VT4截止，稱關(guān)門VT4飽和，稱開門第10頁/共27頁2021-12-9122. 結(jié)合電壓傳輸特性介紹幾個(gè)參數(shù) (1) 輸出高電平UOH 典型值為3V。(2) 輸出低電平UOL 典型值為0.3V。第11頁/共27頁2021-12-913(3) 開門電平UON一般要求UON(4) 關(guān)門電平UOFF一般要求UOFF 在保證輸出為額定低電平的條件下，允許的最小輸入高電平的數(shù)值，稱為開門電平UON。在保證輸出為額定高電平的條

5、件下，允許的最大輸入低電平的數(shù)值，稱為關(guān)門電平UOFF。UOFFUON第12頁/共27頁2021-12-914(5) 閾值電壓UTH 電壓傳輸特性曲線轉(zhuǎn)折區(qū)中點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的uI值稱為閾值電壓UTH（又稱門檻電平）。通常UTH。 (6) 噪聲容限（ UNL和UNH ） 噪聲容限也稱抗干擾能力，它反映門電路在多大的干擾電壓下仍能正常工作。 UNL和UNH越大，電路的抗干擾能力越強(qiáng)。第13頁/共27頁2021-12-915UOFFUNLUILUONUNHUIH第14頁/共27頁2021-12-916 低電平噪聲容限（低電平正向干擾范圍） UNL=UOFF-UIL UIL為電路輸入低電平的典型值（）（）

6、若UOFF，則有 UNL=0.8-0.3=0.5 (V) 高電平噪聲容限（高電平負(fù)向干擾范圍）UNH = UIH - UON UIH為電路輸入高電平的典型值（3V） 若UON，則有 UNH = 3-1.8 =1.2 (V)第15頁/共27頁2021-12-9171. 輸入伏安特性輸入電壓和輸入電流之間的關(guān)系曲線。圖2-11 TTL反相器的輸入伏安特性（a）測試電路 （b）輸入伏安特性曲線第16頁/共27頁2021-12-918 兩個(gè)重要參數(shù)： (1) 輸入短路電流IIS當(dāng)uI = 0V時(shí)，iI從輸入端流出。 iI =(VCCUBE1)/R1 =(50.7)/4 (2) 高電平輸入電流IIH 當(dāng)

7、輸入為高電平時(shí)，VT1的發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)正偏，處于倒置工作狀態(tài)，倒置工作的三極管電流放大系數(shù)反很小(約在以下)，所以 iI = IIH =反 iB2 IIH很小，約為10A左右。第17頁/共27頁2021-12-919圖2-12 輸入負(fù)載特性曲線 （a）測試電路 （b）輸入負(fù)載特性曲線 TTL反相器的輸入端對(duì)地接上電阻RI 時(shí)，uI隨RI 的變化而變化的關(guān)系曲線。2. 輸入負(fù)載特性第18頁/共27頁2021-12-920在一定范圍內(nèi)，uI隨RI的增大而升高。但當(dāng)輸入電壓uI達(dá)到以后，uB1，RI增大，由于uB1不變，故uI 也不變。這時(shí)VT2和VT4飽和導(dǎo)通，輸出為低電平。虛框內(nèi)為TTL反相

8、器的部分內(nèi)部電路 第19頁/共27頁2021-12-921RI 不大不小時(shí)，工作在線性區(qū)或轉(zhuǎn)折區(qū)。RI 較小時(shí)，關(guān)門，輸出高電平；RI 較大時(shí)，開門，輸出低電平；ROFFRONRI 懸空時(shí)？第20頁/共27頁2021-12-922(1) 關(guān)門電阻ROFF 在保證門電路輸出為額定高電平的條件下，所允許RI 的最大值稱為關(guān)門電阻。典型的TTL門電路ROFF。 (2) 開門電阻RON 在保證門電路輸出為額定低電平的條件下，所允許RI 的最小值稱為開門電阻。典型的TTL門電路RON 2k。 數(shù)字電路中要求輸入負(fù)載電阻RI RON或RI ROFF ，否則輸入信號(hào)將不在高低電平范圍內(nèi)。振蕩電路則令 ROF

9、F RI RON使電路處于轉(zhuǎn)折區(qū)。第21頁/共27頁2021-12-9233. 輸出特性 指輸出電壓與輸出電流之間的關(guān)系曲線。(1) 輸出高電平時(shí)的輸出特性負(fù)載電流iL不可過大，否則輸出高電平會(huì)降低。圖2-13 輸出高電平時(shí)的輸出特性（a）電路 （b）特性曲線拉電流負(fù)載第22頁/共27頁2021-12-924圖2-14輸出低電平時(shí)的輸出特性（a）電路 （b）特性曲線(2) 輸出低電平時(shí)的輸出特性負(fù)載電流iL不可過大，否則輸出低電平會(huì)升高。一般灌電流在20 mA以下時(shí)，電路可以正常工作。典型TTL門電路的灌電流負(fù)載為12.8 mA。 灌電流負(fù)載第23頁/共27頁2021-12-9251. 平均傳輸延遲時(shí)間tpd 平均傳輸延遲時(shí)間tpd表征了門電路的開關(guān)速度。 tpd = （tpLH +tpHL）/2 圖2-15 TTL反相器的平均延遲時(shí)間 第24頁/共27頁2021-12-9262 TTL門電路主要參數(shù)的典型數(shù)據(jù)表2-5 74系列TTL門電路主要參數(shù)的典型數(shù)據(jù)參 數(shù) 名 稱典 型 數(shù) 據(jù) 導(dǎo)通電源電流 ICCL 10 mA 截止電源電流 I