第2章邏輯門電路TTL-03

1、數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)第數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)第3次課次課主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：第第2章章 邏輯門電路邏輯門電路2.2 TTL 集成邏輯門電路集成邏輯門電路2.3 其它類型的其它類型的TTL 門電路門電路2.5數(shù)字集成電路使用中應(yīng)注意的問題數(shù)字集成電路使用中應(yīng)注意的問題課時：課時：2目的與要求目的與要求n掌握掌握TTL與非門的工作原理、電氣特性。與非門的工作原理、電氣特性。n了解集電極開路門和三態(tài)門的功能。了解集電極開路門和三態(tài)門的功能。n了解集成電路中使用中的問題了解集成電路中使用中的問題 重點與難點重點與難點重點：重點： 1. TTL與非門的工作原理與非門的工作原理 2. TTL與非門的外特性與非門

2、的外特性難點：難點：TTL與非門的外特性與非門的外特性 門電路分類門電路分類nTTLnCMOS 集成邏輯門：集成邏輯門：把門電路的所有元器件及連接導(dǎo)線制把門電路的所有元器件及連接導(dǎo)線制作在同一塊半導(dǎo)體基片上。使用時接電源、輸入和輸作在同一塊半導(dǎo)體基片上。使用時接電源、輸入和輸出。它具有體積小、可靠性高、速度快、價格便宜的出。它具有體積小、可靠性高、速度快、價格便宜的特點。特點。 TTL門電路：門電路：輸入端和輸出端都采用了半導(dǎo)體晶體輸入端和輸出端都采用了半導(dǎo)體晶體管，稱之為管，稱之為: Transistor Transistor Logic。2.2 TTL2.2 TTL集成邏輯門電路集成邏輯門

3、電路+5VABCR1T1R2T2R3FR4R5T3T4T5輸入級輸入級輸出級輸出級中間級中間級0.3V3.6V一、一、TTL與非門電路結(jié)構(gòu)與非門電路結(jié)構(gòu)T1 與與R1組成輸入級：組成輸入級：T T1 1 多發(fā)射極晶體管：多發(fā)射極晶體管： 實現(xiàn)實現(xiàn)“與與”運算。運算。等效電路等效電路 b1=A B C c1+5VR1T1b1ABCc1AB+5Vb1R1C一、一、TTL與非門電路結(jié)構(gòu)與非門電路結(jié)構(gòu)+5VR1c1T1b1ABCR2T2R3FR4R5T3T4T5“與與”復(fù)合管形式復(fù)合管形式 TTL與非門與非門輸出級輸出級0.3V3.6V一、一、TTL與非門電路結(jié)構(gòu)與非門電路結(jié)構(gòu)1 1、任一輸入為低電平

4、（、任一輸入為低電平（0.3V0.3V）時）時+5VFR4R2R1R5R3T3b1ABC“0” 截止截止c1T1T5T2T41V0.3V二、二、TTL與非門工作原理與非門工作原理UF=5 -UBE3-UBE4 -UR2 3.4V 高電平！高電平！+5V“0”FR4R2R13kR5T3T4T1b1c1ABC1VUFRLT2 、T5截止截止邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系:任任0則則1二、二、TTL與非門工作原理與非門工作原理2. 輸入全為高電平（輸入全為高電平（3.6V）時）時4.3V3.6V“1”(3.6V)T5T4發(fā)射結(jié)反偏發(fā)射結(jié)反偏R2+5VFR4R1T2R5R3T3T1b1c1ABC電位箝電位箝在在2.

5、1V0.7V1.4V二、二、TTL與非門工作原理與非門工作原理 全導(dǎo)通全導(dǎo)通(T2、 T5飽和飽和)T5T4R2截止截止T1:倒置狀態(tài)倒置狀態(tài)C、E作用顛倒作用顛倒+5VFR4R1T2R5R3T3T1b1c1ABC 1V0.7V1.4V“1”(3.6V)發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)全反偏全反偏電位箝電位箝在在2.1V二、二、TTL與非門工作原理與非門工作原理UF=0.3V飽和飽和T1T2T5T4：截止：截止邏輯關(guān)系：邏輯關(guān)系：全全1則則0+5VFR2R13kR3b1c1ABC“1”(3.6V)電位箝電位箝在在2.1V發(fā)射結(jié)全反偏發(fā)射結(jié)全反偏二、二、TTL與非門工作原理與非門工作原理ABCF &ABCF

6、 輸入任輸入任0：T2、T5 截止截止,T3、T4 導(dǎo)通；導(dǎo)通； U0= U0H 。 輸入全輸入全1： T4 截止截止,T2、T5飽和導(dǎo)通飽和導(dǎo)通; U0= U0L 。邏輯關(guān)系：邏輯關(guān)系：任任0則則1全全1則則0與非門與非門二、二、TTL與非門工作原理與非門工作原理三、三、TTLTTL與非門外特性與非門外特性n電壓傳輸特性：電壓傳輸特性： UO UIn輸入負(fù)載特性：輸入負(fù)載特性： (u(ui i R R ) )n帶負(fù)載能力帶負(fù)載能力測試電路測試電路&+5VUIUO R1、電壓傳輸特性：、電壓傳輸特性： UO UIu0(V)ui(V)123UOH(3.6V)UOL(0.3V)傳輸特性曲線

7、傳輸特性曲線u0(V)ui(V)123UOH“1”UOL(0.3V)閾值閾值UT=1.4V理想的傳輸特性理想的傳輸特性輸出高電平輸出高電平輸出低電平輸出低電平1、電壓傳輸特性：、電壓傳輸特性： UO UI截止區(qū)截止區(qū)(T5 ：關(guān)門：關(guān)門)轉(zhuǎn)折區(qū)轉(zhuǎn)折區(qū)(過渡區(qū)過渡區(qū))飽和區(qū)飽和區(qū)(T5開門開門) 通用：通用：UOH 2.4V ， UOL 0.4V 典型值典型值 ： 輸出高電平輸出高電平 UOH=3.4V 輸出低電平輸出低電平 UO L =0.3V 閾值電壓閾值電壓 UT =1.4V1. 輸出端典型參數(shù)輸出端典型參數(shù)2. 輸入端典型參數(shù)：輸入端典型參數(shù)： 典型值典型值 ： 輸入高電平輸入高電平 U

8、IH=3.6V 輸入低電平輸入低電平 UIL =0.3V 通用：通用：UI UT ，UI=“1”，與非門開門與非門開門 UO L ； UIUT ，UI=“0”，與非門關(guān)門與非門關(guān)門 UOH 。 1、電壓傳輸特性：、電壓傳輸特性： UO UI2 2、輸入負(fù)載特性、輸入負(fù)載特性 (u(ui i R R ) ) uiVRC+5VR4R2R13k b1100 750 FT2R5R3T3T4T1T5c1AB360 3K 測試電路測試電路R較小時較小時R較小時，較小時，uiUT 相當(dāng)于輸入低電平相當(dāng)于輸入低電平，所以輸出為高電平。所以輸出為高電平。Rui+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5

9、b1c1ABC )5(11beiURRRuRR33 . 4設(shè)：設(shè)：T2、T5 截止截止2 2、輸入負(fù)載特性、輸入負(fù)載特性 (u(ui i R R ) )R增大增大Ruiui UT時時 ， T2、 T5將飽和導(dǎo)通，將飽和導(dǎo)通，輸入變高，輸出變低電平。輸入變高，輸出變低電平。RR33 . 4)V(4 . 1R臨界臨界=1.45K Rui+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC 2.1V1.4V0.7V1.4V20RI(K )UI(V)12310.60.51.41.45對應(yīng)對應(yīng):UOH對應(yīng)對應(yīng):UOL2 2、輸入負(fù)載特性、輸入負(fù)載特性 (u(ui i R R ) )關(guān)門電阻

10、關(guān)門電阻ROFF：保證保證TTL與非門關(guān)閉，輸出為標(biāo)準(zhǔn)高電平與非門關(guān)閉，輸出為標(biāo)準(zhǔn)高電平時，所允許的時，所允許的RI最大值。一般取最大值。一般取ROFF1K 開門電阻開門電阻RON：保證保證TTL與與非門導(dǎo)通，輸出為標(biāo)準(zhǔn)低電平時，非門導(dǎo)通，輸出為標(biāo)準(zhǔn)低電平時，所允許的所允許的RI最小值。一般取最小值。一般取ROFF2K RI RON時，相當(dāng)于輸入高電平，與非門輸出為低電平；時，相當(dāng)于輸入高電平，與非門輸出為低電平；RI ROFF時，相當(dāng)于輸入低電平，與非門輸出為高電平。時，相當(dāng)于輸入低電平，與非門輸出為高電平。1. 懸空的輸入端相當(dāng)于接高電平。懸空的輸入端相當(dāng)于接高電平。2. 為了防止干擾，可

11、將懸空的輸入為了防止干擾，可將懸空的輸入端接高電平。端接高電平。3. 輸入端的并聯(lián)使用輸入端的并聯(lián)使用3 3、帶負(fù)載能力、帶負(fù)載能力扇出系數(shù)扇出系數(shù)N N與非門輸出驅(qū)動同類門的個數(shù)：與非門輸出驅(qū)動同類門的個數(shù)：N 8 。與非門的扇出系數(shù)一般是與非門的扇出系數(shù)一般是10。驅(qū)動器：扇出系數(shù)可以大于驅(qū)動器：扇出系數(shù)可以大于20。帶同類門的個數(shù)帶同類門的個數(shù)+5VR4R2R5T3T4T1前級前級T1T1IiH1IiH3IiH2IOH前級輸出為前級輸出為 高電平時高電平時 3 3、帶負(fù)載能力、帶負(fù)載能力扇出系數(shù)扇出系數(shù)N N拉電流負(fù)載拉電流負(fù)載與非門輸出為與非門輸出為 高電平時：高電平時：（ U UIL

12、IL: T: T2 2 、T T5 5 截止，截止，T T3 3、 T T4 4導(dǎo)通）導(dǎo)通） 拉電流：拉電流：IOH（幾百幾百)iORL(等效等效)拉電流能力：拉電流能力：維持維持UOH時，時，所允許的最大拉電流值。所允許的最大拉電流值。+5VR4R2R5T3T4UOH3 3、帶負(fù)載能力、帶負(fù)載能力扇出系數(shù)扇出系數(shù)N N+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1前級前級IOLIiL1IiL2IiL3前級輸出為前級輸出為 低電平時低電平時 3 3、帶負(fù)載能力、帶負(fù)載能力扇出系數(shù)扇出系數(shù)N N灌電流負(fù)載灌電流負(fù)載與非門輸出為與非門輸出為 低電平低電平時：時：iORL+5V(等效等效)灌電流：灌電流

13、：IOL約十幾約十幾mA灌電流能力：灌電流能力：維持維持UOL時，時，所允許的最大所允許的最大灌電流值灌電流值 。+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1UOL3 3、帶負(fù)載能力、帶負(fù)載能力扇出系數(shù)扇出系數(shù)N N輸出低電平時，流入前級的電流（灌電流）：輸出低電平時，流入前級的電流（灌電流）：21iLiLOLIII輸出高電平時，前級流出的電流（拉電流）：輸出高電平時，前級流出的電流（拉電流）：21iHiHOHIII一般與非門的扇出系數(shù)為一般與非門的扇出系數(shù)為10。 由于由于IOL、IOH的限制，每個門電路輸出端所的限制，每個門電路輸出端所帶門電路的個數(shù)，稱為扇出系數(shù)。帶門電路的個數(shù)，稱為扇出系

14、數(shù)。學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)TTLTTL與非門的要求與非門的要求：掌握邏輯關(guān)系：任掌握邏輯關(guān)系：任0則則1，全，全1則則0；掌握典型參數(shù)，會使用。掌握典型參數(shù)，會使用。 2.3. 2.3. 其它類型的其它類型的TTLTTL門電路門電路1、集電極開路的與非門（、集電極開路的與非門（OC門門）問題的提出問題的提出標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)TTL與非門進(jìn)行與非門進(jìn)行與運算與運算:&ABEF&CD&G1A B C D&ABEF&CDG 能否能否“線與線與”？（Open Collector)G=E F= A B C D E F E F問題：問題：TTL與非門的輸出電阻很低。與非門的輸出電阻很低。i

15、功耗功耗與非門截止：與非門截止： T4熱擊穿熱擊穿iUOL與非門導(dǎo)通：與非門導(dǎo)通：不允許不允許&ABEF&CDG與非門與非門 截止截止與非門與非門 導(dǎo)通導(dǎo)通+5VR4R2T3T4T5100 750 3K R3UOH+5VR4R2T3T4T5100 750 3K R3UOLOCOC門結(jié)構(gòu)門結(jié)構(gòu) +5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC去掉去掉T3,T4標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)TTL與非門與非門 可以斷開可以斷開（Open Collector)F = ABC&符號符號缺缺角角集電極集電極開路開路“與與”“非非”RL（外接）（外接）UCCFT5+5VR2R13kT2

16、R3T1b1c1ABC特點：特點：RL 和和UCC 可以可以外接。外接?！熬€與線與”電路電路F=F1 F2 F3RL（外接外接）任任 0 則則 0全全 1 則則 1F&UCCF1F2F3A1B1C1A2B2C2A3B3C3“線與線與”使用使用OC門的門的關(guān)鍵關(guān)鍵是是選擇外接選擇外接RL:根據(jù)帶負(fù)載情況確定。根據(jù)帶負(fù)載情況確定。例：負(fù)載電阻例：負(fù)載電阻RL和電源和電源 UCC可以根據(jù)情況選擇可以根據(jù)情況選擇&J+30V 220VJ如如RL用繼電器線圈（用繼電器線圈（J）替代，可以）替代，可以實現(xiàn)對其它電路的控制。實現(xiàn)對其它電路的控制。2 2、三態(tài)輸出與非門（、三態(tài)輸出與非門（TSTS門）門）