數(shù)字電子基礎康華光課件

3.2TTL邏輯門3.2.1

BJT的開關特性3.2.2基本BJT反相器的動態(tài)特性3.2.3

TTL反相器的基本電路3.2.4

TTL邏輯門電路3.2.5

集電極開路門和三態(tài)門3.2.6

BiMOS門電路一.二極管的開關特性二極管符號：正極負極＋uD－二極管的伏安特性：二極管的單向導電性（PN結的基本特性），相當于一個受外加電壓極性控制的開關。導通條件及特點條件：VD>0.7V特點：相當于0.7V電壓降的閉合開關截止條件及特點條件：VD<0.7V特點：相當于完全斷開的開關二極管的靜態(tài)開關特性：3.2.1

BJT的開關特性iB0，iC0，vO＝VCE≈VCC，c、e極之間近似于開路,vI=0V時:iB>IBS，iCVCC/RC，vO＝VCE≈0.2V，c、e極之間vI=5V時:近似于短路.＋－RbRc+VCCbce＋－截止狀態(tài)飽和狀態(tài)iB≥IBSui=UIL<0.5Vuo=+VCCui=UIHuo=0.3V＋－RbRc+VCCbce＋－＋＋－－0.7V0.3VQ2ui

iB

e

RbbiC(mA)

直流負載線

VCC

Rc

0+VCCiC

uo工作原理電路輸出特性曲線80μA60μA40μA20μAiB=00

UCES

VCC

uCE(V)

00.5

uBE(V)輸入特性曲線iB(μA)Q1Q

Rc

c飽和區(qū)截止區(qū)放大區(qū)iC＝ICS≈很小，約為數(shù)百歐，相當于開關閉合可變很大，約為數(shù)百千歐，相當于開關斷開c、e間等效內阻VCES≈0.2~0.3VVCE＝VCC－iCRcVCEO≈VCC管壓降

且不隨iB增加而增加ic

≈iBiC≈0集電極電流發(fā)射結和集電結均為正偏發(fā)射結正偏，集電結反偏發(fā)射結和集電結均為反偏偏置情況工作特點iB>iB≈0條件飽和放大截止工作狀態(tài)BJT的開關條件0<iB<三極管的開關時間：晶體三極管也是有惰性的開關，截止狀態(tài)和飽和狀態(tài)之間的轉換不能在瞬間完成。由于BJT管內部電荷“建立”，“消散”，需要一定的時間完成動態(tài)特性注意：三極管飽和越深，由飽和到截止的延遲時間越長。三極管從截止到導通，稱為開通時間TONTON=Td+Tr，它是建立基區(qū)電荷的時間；三極管從導通到截止，稱為關斷時間TOFFTOFF=Ts+Tf，它是存儲電荷消散的時間。

CL的充、放電過程均需經歷一定的時間，必然會增加輸出電壓O波形的上升時間和下降時間，導致基本的BJT反相器的開關速度不高。若帶電容負載的影響故需設計有較快開關速度的實用型TTL門電路。

0V

A

D1

B

D2

5V

L

R

3kΩ

2、二極管或門

A

B

L

≥1

A

β=40

+5V

L

電路圖

1

邏輯符號

A

L

1kΩ

4.3kΩ

3、非門電路——BJT反相器①uA＝0V時，三極管截止，iB＝0，iC＝0，輸出電壓uY＝VCC＝5V②uA＝5V時，三極管導通?；鶚O電流：iB＞IBS，三極管工作在飽和狀態(tài)。輸出電壓uL＝UCES＝0.3V。三極管臨界飽和時的基極電流為：輸出級T3、D、T4和Rc4構成推拉式的輸出級。用于提高開關速度和帶負載能力。中間級T2和電阻Rc2、Re2組成，從T2的集電極和發(fā)射極同時輸出兩個相位相反的信號，作為T3和T4輸出級的驅動信號；

Rb1

4kW

Rc2

1.6kW

Rc4

130W

T4

D

T2

T1

+

–

vI

T3

+

–

vO

負載

Re2

1KW

VCC(5V)

輸入級

中間級輸出級

3.2.3TTL反相器的基本電路1.電路組成輸入級T1和電阻Rb1組成。用于提高電路的開關速度（2）當輸入為高電平（I=3.6V）

T2、T3飽和導通T1:倒置的放大狀態(tài)。

T4和D截止。使輸出為低電平.vO=vC3=VCES3=0.2V輸入A輸出L0110邏輯真值表

邏輯表達式

L=A

飽和截止T4低電平截止截止飽和倒置工作高電平高電平導通導通截止飽和低電平輸出D4T3T2T1輸入（3）采用輸入級以提高工作速度

當TTL反相器I由3.6V變0.2V的瞬間

T2、T3管的狀態(tài)變化滯后于T1管，仍處于導通狀態(tài)。T1管Je正偏、Jc反偏，T1工作在放大狀態(tài)。T1管射極電流（1+1）

iB1很快地從T2的基區(qū)抽走多余的存儲電荷,從而加速了輸出由低電平到高電平的轉換。當O=3.6V時O由低到高電平跳變的瞬間，CL充電，其時間常數(shù)很小使輸出波形上升沿陡直。而當O由高變低后，CL很快放電，輸出波形的下降沿也很好。

T3截止，T4組成的電壓跟隨器的輸出電阻很小，輸出高電平穩(wěn)定，帶負載能力也較強。輸出端接負載電容CL時，b)輸出級對提高開關速度的作用1.TTL與非門電路多發(fā)射極BJTe3.2.4

TTL邏輯門電路

T1e

e

bc

eb

cA&BTTL與非門電路的工作原理

任一輸入端為低電平時:TTL與非門各級工作狀態(tài)

IT1T2T4T3O輸入全為高電平(3.6V)倒置使用的放大狀態(tài)飽和截止飽和低電平（0.2V）輸入有低電平(0.2V)深飽和截止放大截止高電平（3.6V）當全部輸入端為高電平時：

輸出低電平

輸出高電平

（2）.兩個輸入端都輸入高電平2.1V3.6V3.6VT2飽和T3深度飽和0.7V0.9VD，T4截止0.2VABL+5VT1T2DT4T

3R1R2R3R44k1.6k130W1kT1倒置放大74LS00內含4個2輸入與非門，74LS20內含2個4輸入與非門。74LS00的引腳排列圖74LS20的引腳排列圖VCC

3A

3B

3Y

4A

4B

4Y

1A1B1Y2A2B2YGND

14

13

12

11

10

9

874LS20

1

2

3

4

5

6

7VCC

2A

2B

NC

2C

2D

2Y

1A

1B

NC

1C

1D

1Y

GND

14

13

12

11

10

9

874LS00

1

2

3

4

5

6

7TTL系列集成電路①74：標準系列，前面介紹的TTL門電路都屬于74系列，其典型電路與非門的平均傳輸時間tpd＝10ns，平均功耗P＝10mW。②74H：高速系列，是在74系列基礎上改進得到的，其典型電路與非門的平均傳輸時間tpd＝6ns，平均功耗P＝22mW。③74S：肖特基系列，是在74H系列基礎上改進得到的，其典型電路與非門的平均傳輸時間tpd＝3ns，平均功耗P＝19mW。④74LS：低功耗肖特基系列，是在74S系列基礎上改進得到的，其典型電路與非門的平均傳輸時間tpd＝9ns，平均功耗P＝2mW。74LS系列產品具有最佳的綜合性能，是TTL集成電路的主流，是應用最廣的系列。vOHvOL邏輯門輸出級損壞3.2.5集電極開路門和三態(tài)門電路1.集電極開路門

電路？不能線與a）集電極開路與非門電路b）使用時的外電路連接C）邏輯功能L=ABOC門輸出端連接實現(xiàn)線與VCC2.三態(tài)與非門(TSL)

當EN=3.6V時EN數(shù)據(jù)輸入端輸出端LAB10010111011100三態(tài)與非門真值表

當EN=0.2V時EN數(shù)據(jù)輸入端輸出端LAB10010111011100××高阻真值表邏輯符號ABEN

&

L

EN高電平使能==高阻狀態(tài)與非邏輯

ZL

ABLEN=0EN=1特點:功耗低、速度快、驅動力強3.2.6BiCMOS門電路I為高電平:MN、M1和T2導通，MP、M2和T1截止，輸出O為低電平。