TTL集成逻辑门电路精

1、TTL集成逻辑门电路分立元件门电路的缺点是使用元件多、体积大、工作速度低、可靠性差、带负载能力较 差等。数字电路中广泛采用集成电路。集成电路具有体积小、可靠性高、工作速度 快等 许多优点。TTL与非门1 .电路的组成典型的TTL与非门电路如图6-16所示，它由输入级、中间放大级和输出级三部 分组成。7i0Q-3-Y(a)(b)图6-16典型TTL与非门电路及逻辑符号(a)电路(b)逻辑符号输入级:输入级由多发射极三极管V1和电阻R1组成，实现与逻辑功能。其中V1是一个多发射极 三极管，如图617 (a)所示。它相当于若干个发射极独立、基极和集电极分别并联在一 起的三极管。图6-17 (b)是多

2、发射极三极管的等效电路。oLxlr。(a)(b)图617多发射极三极管及其等效电路(a)多发射极三极管(b)等效电路中间放大级：中间放大级由V2、R2和R3组成。从V2管的集电极和发射极输出两个相位相反的信号，作为V3和V5的驱动信号。输出级：输出级由V3、V4、V5和R4、R5组成，这种电路形式称为推拉式电路。其中V5构 成反 相器，实现非逻辑功能，V3、V4组成复合管，作为V5的有源负载。2 .工作原理当输入端全部接高电平(设为3.6 V)时，V1管的所有发射结均为反向偏置，而集电结 处于正向偏置。此时，电源VCC通过R1和V1的集电结向V2管提供 足够的基 极电 流，使V2管饱和导通，V

3、2管的发射极电流在R3上产生的电压降使V5管处于饱 和状 态，输出低电平，约为0.3V。与此同时，V2管的集电极电位为：UC2 二 UCES2+ UBE 吴 0.3 V+ 0.7 V 二 1V由于UB3二UC2,此电位值使V3管导通，V3管的发射极电位UE4 1 V 0.7 V二0.3V,这也是V4管的基极电位，而V4管的发射极电位UE4= UCES余0.3 V, V4管必 然 截止。即输入全为高电平，输出为低电平。当输入端任意一个或几个为低电平(设为S3 V)时，V1管中接低电平的输入端的发射 结正偏导通，V1管的基极电位等于输入端的低电平加上发射结的导通电压，即UB作 0.3V+ 0.7V

4、二1V。因为UB1力口在V1管的集电结以及V2管和V5管的发射结，所以V2 管和V5管处于截止状态。由于V2管截止，电源VCC经R2向V3管提供基极电流使V3管导通，V3管的发射 极电位亦即V4管的基极电位为UE3 二 VCC IB3R2 UBE3因IB3很小，旧3R2可忽略不计，所以UE4 5 V_0.7 V=4.3 V该电位值使V4管导通。输出电位为UO= UE3- UBE4=4.3 V 0.7 V =3.6 V即输入端任意一个或几个为低电平，输出为高电平。综上所述，图6-16 (a)电路实现了与非逻辑关系，图6-16 (b)是它的逻辑符号，它的逻辑表达式为Y ABCTTL与非门的外形多数

5、为双列直插式,也有做成扁平式的。图6-18 (a)为双列直插式，图6.18 (b)为扁平 式。图6-1(c)、( d)分别是74LS00和74LS20的引脚排列图。74LS00内含4个2输入与非门，74LS20内含2个4输入与非门。一片集成电路内的各个逻辑门互相 独立,可以单74LS20的3脚和11独使用，但它们共用一根电源线和一根地线。 脚为空脚。几I A ( NC放f H/p,.(C)(d)图618集成电路的外形及引脚排列图(a)双列直插式扁平式(c) 74LS00的引脚排列图(d) 74LS20的引脚排歹图3 . TTL集成电路系列根据工作温度和电源电压允许工作范围不同，TTL集成电路分

6、为54系列和74系列两大类。54系列和74系列具有完全相同的电路结构和电气性能参数，所不同的是 它们的工作条件不同，由表610可知，54系列更适合在温度条件恶劣、供电电源变 化大的环境中工作，常用于军品；而74系列则适合在常规条件下工作，常用于民品。表6-10 54系列和74系列的对比 参数电源电压/V工作温度/C 最小4.5 -55 54系列一般5.0 25最大5.5 125最小4.75074系列一般5 25最大5.25 7054系列和74系列又分几个子系列。它们分别是54/74标准系列、54/74H高速系歹卜 54/74S肖特基系列、54/74LS低功耗肖特基系歹J、54/74AS先进肖特

7、基系歹！J、54/74ALS 先进低功耗肖特基系列等。54系列和74系列的几个子系列的主要 区别反映在平均传输 延迟时间和平均功耗这两个参数上，其它电参数和引脚排列图基本上是彼此相容的。所 谓肖特基系列，是在集成电路中生成抗饱和二极管(或称肖特基二极管)以避免晶体管进入饱和状态，使传输延迟时间大幅度减小，用以提 高54/74系列门电路的速度。下面以74系列为例来说明它的各子系列的主要区另(J。74标准系列74标准系列又称标准TTL系列，和CT1000系列相对应，是TTL集成电路的早期产 品，属中速TTL器件。由于电路中三极管的基极驱动电流过大，三极管则工作在深饱和 状态，故工作速度不高，每门功

8、耗约为10mW5平均传输延迟时间约为10 n&74H高速系列74H高速系列又称HTTL系列，和CT2000系列相对应。它的特点是工作速度较标准系 列高，平均传输延迟时间约为6ns,但每门功耗比较大，约为20mWo (3)74S肖特基系列74S肖特基系列又称STTL系列，和CT3000系列相对应。它的电路结构采用抗饱和三 极管和有源泄放电路，使电路的工作速度和抗干扰能力都得到提高。平均传输延迟时间 约为3ns,每门功耗约为19mWo74LS低功耗肖特基系列74LS低功耗肖特基系列又称LSTTL系列，和CT4000系列相对应。它的电路结构是 在 STTL的基础上，加大了电阻阻值，这样既提高了工作速

9、度，又降低了功耗。LSTTL与 非门的每门功耗约为2mW,平均传输延迟时间约为5ns这是TTL门电路中功耗延迟积 最小的系列。(5)74AS先进肖特基系列74AS先进肖特基系列又称ASTTL系列，它是74S系列的后继产品，是在74S系列 的 基础上大大降低了电路中的电阻阻值，从而提高了工作速度。其平均传输延 迟时间约为 1.5 ns但每门功耗比较大，约为20mWo(6)74ALS先进低功耗肖特基系列74ALs先进低功耗肖特基系列又称ALSTTL系列，它是74LS系列的后继产品，是在 74LS系列的基础上通过增大电路中的电阻阻值、改进生产工艺和缩小内部器件的尺寸等 措施，降低了电路的平均功耗、提高了工作速度。其平均传输延迟时间约为4ns,每门功 耗约为1 mWo不同子系列的主要区别主要在于功耗、速度、抗干扰能力等，表列出了各子系列的主要参数，不同系列同型号的器件引脚排列完全相同。表6-11 TTL74系列各子系列的主要参数 平均传输延迟74子系列时间/ ns/门74XX74L XX74H XX74S 咫 74 LS X74 AS 祠 4 ALS *1033639 1.54/mW/门