數(shù)字電子技術 ch03-2.ppt

1、3.2 TTL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,3.2 TTL邏輯門,3.2.1 BJT的開關特性,iB0，iC0，vOVCEVCC，c、e極之間近似于開路,vI=0V時:,iB0，iC0，vOVCE0.2V，c、e極之間近似于短路,vI=5V時:,iCICS,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(nèi)阻,VCES 0.20.3 V,VCEVCCiCRc,VCEO VCC,管

2、壓降,且不隨iB增加而增加,ic iB,iC 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 ,iB0,條件,飽 和,放 大,截 止,工作狀態(tài),BJT的開關條件,0 iB ,2. BJT的開關時間,從截止到導通 開通時間ton(=td+tr),從導通到截止 關閉時間toff(= ts+tf),BJT飽和與截止兩種狀態(tài)的相 互轉(zhuǎn)換需要一定的時間才能完成。,CL的充、放電過程均需經(jīng)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。,3.2.2基本BJT反相器的動態(tài)性能,若帶電容負

3、載,故需設計有較快開關速度的實用型TTL門電路。,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的集電結和發(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(qū)動信號；,輸入級,中間級,輸出級,3.2.3 TTL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. TTL反相器的工作原理（邏輯關系、性能改善）,（1）當輸入為低電平（I = 0.2 V）,T1 深度飽和,T2 、 T3截止，T4 、D導通,（2）當輸入為高電平（I = 3.6 V）,T2、T3飽和導通,T1:倒

4、置的放大狀態(tài)。,T4和D截止。,使輸出為低電平. vO=vC3=VCES3=0.2V,邏輯真值表,（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(zhuǎn)換。,（4）采用推拉式輸出級以提高開關速度和帶負載能力,當O=0.2V時,當輸出為低電平時，T4截止，T3飽和導通，其飽和電流全部用來驅(qū)動負載,a)帶負載能力,當O=3.6V時,O由低到高電平跳變的瞬間，CL充電，

5、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BJT,3.2.4 TTL邏輯門電路,TTL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),當全部輸入端為高電平時：,輸出低電平,輸出高電平,2. TTL或非門,若A、B中有一個為高電平:,若A、B均為低電平:,T2A和T2B均將截止， T3截止。 T4和D飽和， 輸出為高電平。,T2A或T2B將飽和， T3飽和，T4截止， 輸出為低電平。,邏輯表達式,vOH,vOL,輸出為低電平的邏輯門輸出級的損壞,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,a） 集電極開路與非門