TTL门电路.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2.3.1,TTL,反相器的工作原理,2.3.,2,TTL,反相器的电压传输特性及参数,2.3,TTL,反相器,2.3.,4,TTL,反相器的其它参数,2.3.3,TTL,反相器的输入特性和输出特性,返回,结束,放映,2/5/2026,1,复习,什么是高电平？什么是低电平？,什么是状态赋值？,什么是正逻辑？什么是负逻辑？,二极管与门、或门有何优点和缺点？,2/5/2026,2,2.3 TTL,反相器,TTL,集成逻辑门电路的输入和输出结构均采用半导体三极管，所以称晶体管,晶体管逻辑门电路，简称,TTL,电路。,TTL,电路的基本环节是反相器。,简单了解,TTL,反相器的电路及工作原理，重点掌握其特性曲线和主要参数（应用所需知识）。,2/5/2026,3,2.3.1 TTL,反相器的工作原理,1.,电路组成,返回,图,2-9,TTL,反相器的基本电路,2/5/2026,4,(1),输入级,N,P,N,当输入低电平时,，,u,I,=0.3V,，,发射结正向导通，,u,B1,=1.0V,当输入高电平时,，,u,I,=3.6V,，,发射结受后级电路的影响将反向截止。,u,B1,由后级电路决定。,N,N,P,2/5/2026,5,(2),中间级,反相器,VT,2,实现非逻辑,反相输出,同相输出,向后级提供反相与同相输出。,输入高电 压时饱和,输入低电压时截止,2/5/2026,6,(3),输出级（,推拉式输出）,VT,3,为射极跟随器,低输入,高输入,饱和,截止,低输入,高输入,截止,导通,2/5/2026,7,2.,工作原理,（,1,）当输入高电平时,，,u,I,=3.6V,，,VT,1,处于倒置工作状态，,集电结正偏，发射结反偏，,u,B1,=0.7V3=2.1V,，,VT,2,和,VT,4,饱和，,输出为低电平,u,O,=0.3V,。,2.1V,0.3V,3.6V,2/5/2026,8,（,2,）当输入低电平时,，,u,I,=0.3V,，,VT,1,发射结导通，,u,B1,=0.3V+0.7V=1V,，,VT,2,和,VT,4,均截止，,VT,3,和,V,D,导通。,输出高电平,u,O,=V,CC,-U,BE3,-U,D,5V-0.7V-0.7V=3.6V,1V,3.6V,0.3V,2/5/2026,9,(3),采用,推拉式输出级,利于提高开关速度和负载能力,VT,3,组成射极输出器，优点是既能提高开关速度，又能提高负载能力。,当输入高电平时，,VT,4,饱和，,u,B3,=,u,C2,=0.3V+0.7V=1V,，,VT,3,和,VD,截止，,VT,4,的集电极电流可以全部用来驱动负载。,当输入低电平时，,VT,4,截止，,VT,3,导通,(,为射极输出器,),，其输出电阻很小，带负载能力很强。,可见，无论输入如何，,VT,3,和,VT,4,总是一管导通而另一管截止。,这种推拉式工作方式，,带负载能力很强,。,2/5/2026,10,2.3.2 TTL,反相器的电压传输特性及参数,电压传输特性：,输出电压,u,O,与输入电压,u,I,的关系,曲线。,图,2-10 TTL,反相器电路的电压传输特性,截止区,线性区,转折区,饱和区,1.,曲线分析,VT,4,截止，称关门,VT,4,饱和，称开门,返回,2/5/2026,11,2.,结合电压传输特性介绍几个参数,(1),输出高电平,U,OH,典型值为,3V,。,(2),输出低电平,U,OL,典型值为,0.3V,。,2/5/2026,12,(3),开门电平,U,ON,一般要求,U,ON,1.8V,(4),关门电平,U,OFF,一般要求,U,OFF,0.8V,在保证输出为额定低电平的条件下，允许的最小输入高电平的数值，称为开门电平,U,ON,。,在保证输出为额定高电平的条件下，允许的最大输入低电平的数值，称为关门电平,U,OFF,。,U,OFF,U,ON,2/5/2026,13,(5),阈值电压,U,TH,电压传输特性曲线转折区中点所对应的,u,I,值称为阈值电压,U,TH,（又称门槛电平）。通常,U,TH,1.4V,。,(6),噪声容限（,U,NL,和,U,NH,）,噪声容限也称,抗干扰能力,，它反映门电路在多大的干扰电压下仍能正常工作。,U,NL,和,U,NH,越大，电路的抗干扰能力越强。,2/5/2026,14,U,OFF,U,NL,U,IL,U,ON,U,NH,U,IH,2/5/2026,15,低电平噪声容限（低电平正向干扰范围）,U,NL,=U,OFF,-U,IL,U,IL,为电路输入低电平的典型值,（,0.3V,）,若,U,OFF,=0.8V,，则有,U,NL,=0.8-0.3=0.5(V),高电平噪声容限（高电平负向干扰范围）,U,NH,=U,IH,-U,ON,U,IH,为电路输入高电平的典型值,（,3V,）,若,U,ON,=1.8V,，则有,U,NH,=3-1.8=1.2(V),2/5/2026,16,2.3.3 TTL,反相器的输入特性和输出特性,1.,输入伏安特性,输入电压和输入电流之间的关系曲线。,图,2-11 TTL,反相器的输入伏安特性,（,a,）测试电路 （,b,）输入伏安特性曲线,返回,2/5/2026,17,两个重要参数：,(1),输入短路电流,I,IS,当,u,I,=0V,时，,i,I,从输入端流出。,i,I,=,(V,CC,U,BE1,)/R,1,=,(5,0.7)/4,1.1mA,(2),高电平输入电流,I,IH,当输入为高电平时，,VT,1,的发射结反偏，集电结正偏，处于倒置工作状态，倒置工作的三极管电流放大系数,反,很小,(,约在,0.01,以下,),，所以,i,I,=I,IH,=,反,i,B2,I,IH,很小，约为,10A,左右,。,2/5/2026,18,图,2-,12,输入负载特性曲线,（,a,）测试电路 （,b,）输入负载特性曲线,TTL,反相器的输入端对地接上电阻,R,I,时，,u,I,随,R,I,的变化而变化的关系曲线。,2.,输入负载特性,2/5/2026,19,在一定范围内，,u,I,随,R,I,的增大而升高。但当输入电压,u,I,达到,1.4V,以后，,u,B1,=2.1V,，,R,I,增大，由于,u,B1,不变，故,u,I,=1.4V,也不变。这时,VT,2,和,VT,4,饱和导通，输出为低电平。,虚框内为,TTL,反相器的部分内部电路,2/5/2026,20,R,I,不大不小时，工作在线性区或转折区。,R,I,较小时，关门，输出高电平；,R,I,较大时，开门，输出低电平；,R,OFF,R,ON,R,I,悬空时？,2/5/2026,21,(1),关门电阻,R,OFF,在保证门电路输出为额定高电平的条件下，所允许,R,I,的最大值称为关门电阻。典型的,TTL,门电路,R,OFF,0.7k,。,(2),开门电阻,R,ON,在保证门电路输出为额定低电平的条件下，所允许,R,I,的最小值称为开门电阻。典型的,TTL,门电路,R,ON,2k,。,数字电路中要求输入负载电阻,R,I,R,ON,或,R,I,R,OFF,，否则输入信号将不在高低电平范围内。,振荡电路则令,R,OFF,R,I,R,ON,使电路处于转折区。,2/5/2026,22,3.,输出特性,指输出电压与输出电流之间的关系曲线。,(1),输出高电平时的输出特性,负载电流,i,L,不可过大，否则输出高电平会降低。,图,2-13,输出高电平时的输出特性,（,a,）电路 （,b,）特性曲线,拉电流负载,2/5/2026,23,图,2-,14,输出低电平时的输出特性,（,a,）电路 （,b,）特性曲线,(2),输出低电平时的输出特性,负载电流,i,L,不可过大，否则输出低电平会升高。,一般灌电流在,20 mA,以下时，电路可以正常工作。典型,TTL,门电路的灌电流负载为,12.8 mA,。,灌电流负载,2/5/2026,24,2.3.4 TTL,反相器的其它参数,1.,平均传输延迟时间,t,pd,平均传输延迟时间,t,pd,表征了门电路的开关速度。,t,pd,=,（,t,pLH,+,t,pHL,）,/2,图,2-15 TTL,反相器的平均延迟时间,返回,2/5/2026,25,2,TTL,门电路主要参数的典型数据,表,2-5 74,系列,TTL,门电路主要参数的典型数据,参 数 名 称,典 型 数 据,导通电源电流,I,CCL,10 mA,截止电源电流,I,CCH,5 mA,输出高电平,U,OH,3 V,输出低电平,U,OL,0.35 V,输入短路电流,I,IS,2.2 mA,输入漏电流,I,IH,70A,开门电平,U,ON,1.8 V,关门电平,U,OFF,0.8 V,平均传输时间,t,pd,30 ns,2/5/2026,26,作业题,2-6,返回,2/5/2026,27,