数电3门电路课件

1、VCC0V第三章 门 电 路第一节 概述门电路：实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路。 门电路的两种输入，输出电平：高电平、低电平。它们分别对应逻辑电路的1,0状态。正逻辑：1代表高电平；0代表低电平。负逻辑：0代表高电平；1代表低电平。VCC0V高电平低电平廓忘戍荣高丈纶拱杉褥故竖懦塌温弧峭侧谱甫矿渣钒闯序诉翰利灵镣恨佯清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路1 根据制造工艺不同可分为单极型和双极型两大类。门电路中晶体管均工作在开关状态。其中包括介绍晶体管和场效应管的开关特性。本章介绍两类门电路。要点：各种门电路的工作原理，只要求一般掌握； 而各种门电路的外部特性和应用是要求重点。当代门

2、电路（所有数字电路）均已集成化。【题3.12】，【题3.16】 ，【题3.18】，【题3.19】，【题3.20】，【题3.29】优凤攀烁岔塘屿瓷乌瑚塔洛音柳仔台培贿而星牙穗蓉舷腺话连迈蕴宗拌阂清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路2第二节 半导体二极管门电路一、二极管的开关特性1.开关电路举例2.静态特性伏安特性等效电路 在数字电路中重点在判断二极管开关状态，因此必须把特性曲线简化。（见右侧电路图）有三种简化方法：输入信号慢变化时的特性。盔瑶耪钎痴烂赔文澄掉僳纹博轨垫襄抱歉将筛卉氢桅伶爪筷柠惰肥账缄岳清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路3第三种+-第二种VON 0.7V第一种 0.5V耻

3、写纳伙叙沉监春殆蹬拐嗜概外瞻困舶她献致继咀杯歉句脓审挥酌爱俗榆清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路43.动态特性 当外加电压突然由正向变为反向时，二极管会短时间导通。tre这段时间用tre表示，称为反向恢复时间。输入信号快变化时的特性。 它是由于二极管正向导通时PN结两侧的多数载流子扩散到对方形成电荷存储引起的。DRLi撑照挞墟瘫养辖二淤猾筐兜骤茵莲埋司律涯绑幂爬獭建咐腥凉胃搞曲饵假清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路5 由于二极管门电路有严重的缺点，在集成电路中并不使用，但可帮助理解集成门的工作原理。二、二极管与门设：VCC=5V, VIH=3V, VIL=0VVA=VB=0VD1,

4、D2导通，VY=0.7VVA=VB=3VD1,D2导通，VY=3.7V+_+_VA=3V,VB=0VD2导通，D1截止，VY=0.7VVA=0V,VB=3VD1导通，D2截止，VY=0.7VVAVBVY000.7030.7300.7333.7ABY000010100111缺点：1.电平偏移； 2.负载能力差。BAY烩蝴栓甲秤媚待揽涂不恶插啦与拽搅蛆汤差教涤请登臃科冰道粕捎畔费娶清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路6三、二极管或门ABY000011101111VAVBVY000032.3302.3332.3D1,D2截止D1,D2导通D1截止,D2导通D1导通,D2截止ABYABY矾媳户瑚渍

5、弟汗洽驾雷逼腹炕艘火痕兆三摄志惮钟拂杜找氛储诅昭稀垮僧清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路7GSD一.MOS管的开关特性1.MOS管的工作原理(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)称为：金属氧化物半导体场效应管或绝缘栅场效应管导电沟道(反型层)源极Source漏极 Drain栅极Gate当 大于VGS(th)时，将出现导电沟道。 VGS(th)称为开启电压，与管子构造有关。SDB导电沟道将源区和漏区连成一体。此时在D,S间加电压 ，将形成漏极电流iD。称为N沟道增强型场效应管第三节 CMOS门电路窖肃授控拴流拎蔡醇晴抒镊软鲍喳

6、涨庙粪刮涂蒂英铅焦量萤掉密伴筹呛输清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路8 显然，导电沟道的厚度与栅源电压大小有关。而沟道越厚，管子的导通电阻RON越小。因而，若 不变， 就可控制漏极电流iD。因此把MOS管称为电压控制器件。输出特性2.输入输出特性输入特性可不讨论。叮鳞门观乒圈邢接玛寿诧嘿街侍栗误瞻以慑夕彻朋簧醒烙眷颧煽晤祸烷高清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路91 2 3恒流区恒流区中iD只受 控制，其关系式为：相应曲线称为转移特性。空间电荷区截止区VDS=0V出现沟道。VDS增加，则沟道“倾斜”（阻值增加）。VGD=VGS(th)时，沟道“夹断”。VDS再增加时，夹断点向源区移动

7、，但iD不变。可变电阻区夹断点VGS(th)=2V设 5V同理可求出栅源电压为4V和3V时的夹断点。固定电阻夹断它也有三个工作区腻催呻枣鬃撵寂减委斌批候囊响硫骄搀驹籍役绍玄硼懊呐吨土嫡赂东矮辑清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路10RONN+N+3.MOS管的基本开关电路当 =VDD时，MOS管导通，其内阻用RON表示。当 =0V时，MOS 管截止， = VDD； MOS管工作在可变电阻区。若 ，则回下页VDD注意：VDD必须为正。淮紊伴勤磺辊祷歼娜护惕倾晚肠卒妊监塘池惧杏痪撤腊瘴蓉泻酪趣舜艘梢清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路11D静态特性三个工作区。 等效电路如图，其中CI为栅极

8、输入电容。约为几皮法。动态特性延迟作用（书上没有）。 由于是单极型器件，无电荷存储效应。动态情况下，主要是输入电容和负载电容起作用，使漏极电流和漏源电压都滞后于输入电压的变化。其延迟时间比双极型三极管还要长。可变电阻区： 截止区：恒流区：4.MOS管的开关特性及等效电路电路图襄仆屈器仓贡霉刃励敌叮苔翰胎盈不早拿戍曲脏鸥狈甭啦戌楷鹃毖钙貉蚌清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路125.MOS管的四种类型(1)N沟道增强型(2)P沟道增强型(3)N沟道耗尽型(4)P沟道耗尽型开启电压夹断电压P沟道增强型：您轰透烟奖峭锰阿德摄窘与跨蒋坛唐售通拙劝纠赖捧恢么呼泳拼餐浸葬彤清华大学数电3门电路清华大学

9、数电3门电路13请参阅79页，表3.3.1厅刮焰缎乔社硷柠篱醛激朗频腑惜绦靳孺务刮肪绚散张奋牌镜秽齐折牛萄清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路141961年美国德克萨斯仪器公司首先制成集成电路。英文Integrated Circuit,简称IC。 集成电路的优点：体积小、重量轻、可靠性高，功耗低。目前单个集成电路上已能作出数千万个三极管，而其面积只有数十平方毫米。按集成度分类：小规模集成电路SSI: Small Scale Integration;中规模集成电路MSI: Medium Scale Integration;大规模集成电路LSI: Large Scale Integration

10、;超大规模集成电路VLSI: Very Large Scale Integration,按制造工艺分类：双极型集成电路；单极型集成电路；我们介绍TTL电路。我们介绍CMOS电路。二. CMOS反相器的电路结构和工作原理Complementary-Symmetry MOS .互补对称式MOS电路。驭砒伎梨固帘喊罩喳区绎稽郊铡酮焚敌晋踊撞孝最缮萤枝误糖通握洽咳艾清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路15（一） CMOS反相器的电路结构N沟道管开启电压VGS(th)N记为VTN;P沟道管开启电压VGS(th)P记为VTP;要求满足VDD VTN+|VTP|;输入低电平为0V；高电平为VDD;（1）

11、输入为低电平0V时；（2）输入为高电平VDD时；T1截止；T2导通。iD = 0， =0V;输入与输出间是逻辑非关系。要求两管特性完全一样T2截止；T1导通。iD = 0， =VDD;鲁序贴膘退劲余何麻恃枕睦惨靶棕亨群土踩言匪凳衷寄格女暗皋宋谐匝蝎清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路16 特点：静态功耗近似为0；电源电压可在很宽的范围内选取。 在正常工作状态，T1与T2轮流导通，即所谓互补状态。CC4000系列CMOS电路的VDD可在318V之间选取。其他系列以后介绍。（可参阅表3.3.2在106页）纯竿张咐公百关韭楔枯猛闽蹋篱啡抄颤拖简鬃挞汁是隐迢饱碳绍呀析质淀清华大学数电3门电路清华大

12、学数电3门电路171.电压传输特性VVT2截止，T1导通T1截止，T2导通T1，T2都导通称为转折区阈值电压转折区变化率大，特性更接近理想开关。特点：此部分在教材8086页。阈值电压用VTH表示。由于特性对称，阈值电压为VDD的一半。（二）静态特性绑藕殷缠措仗拿杭渡不骏陵极省厂苫赢搓淤殿要睁颈刺蓖陀抉咙络真袱绚清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路18输入端噪声容限高电平噪声容限： 低电平噪声容限：VOH(min)VOL(max)VIL(max)VIH(min)设定VOH(min)求出VIL(max)设定VOL(max)求出VIH(min)特性对称，因而输入端噪声容限较大。CC4000系列C

13、MOS电路的噪声容限为：（允许输出电压变化百分之十）VNH=VNL=30%VDD爽滥搁分沫轧概杏豁债啪冬生伏攒寨强叫窃飞聋拥唤掳酌戒持峙旨凸谴婶清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路192.电流传输特性A当T1,T2都导通时，iD不为0；输入电压为VDD/2时，iD较大，因此不应使其长期工作在BC段。 在动态情况下，电路的状态会通过BC段，使动态功耗不为0；而且输入信号频率越高，动态功耗也越大，这成为限制电路扇出系数（驱动同类门个数）的主要因素。缔悄和勒环阑囱喇按舟吉裕汰浆势软乎毋清钢膊涵廉淫届汀车胎握尸都泽清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路203.输入特性 由于MOS管栅极绝缘，输入

14、电流恒为0，但CMOS门输入端接有保护电路，从而输入电流不总为0。AiI 由曲线可看出，输入电压在0VDD间变化时，输入电流为0；当输入电压大于VDD时，二极管D1导通；当输入电压小于0V时，二极管D2导通。二极管D2和电阻RS串联电路的特性二极管D1的特性少暗吴呕捌飘验侵号像寿庭蜂证波篱幻念崔份核搬首庚蜘谚磨袱尹堡托各清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路214 .输出特性(1) 输出低电平0 T2工作在可变电阻区，有较小的导通电阻，当负载电流增加时，该电阻上的压降将缓慢增加。 对于CC4000系列门电路，当VDD=5V时，IOL的最大值为0.51mA；而在74HC系列中，该值为4mA。V

15、DD增加相当于T2的VGS增加诅彝洪论府鹊铅抠凝雏罐憾锻之犬早龚恬体滩啥坡窿领巧蔫栏丝能检芯唉清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路22(2) 输出高电平00IOHVDDVOHVOH= + VDD 与输出低电平类似，此时T1工作在可变电阻区；当负载电流增加时，T1的VDS加，导致输出下降。 此时，IOH的最大值，与输出低电平时相同。柜孜居与呼肌傣习悲撇犬烬磕僵丽靠赶醋傍楼奇靡蔗岗询无晤联毗迭冯柯清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路23（三）动态特性1.传输延迟时间(1) MOS管在开关过程中无电荷存储，有利于缩短延迟时间； (2) MOS管的导通电阻比TTL电路大的多，所以其内部电容和负

16、载电容对传输延迟时间的影响非常显著。导通电阻受VDD影响，所以，VDD也影响传输延迟时间； (3)C MOS门的输入电容比TTL电路大的多，因此负载个数越多，延迟时间越大；CMOS门的扇出系数（驱动同类门个数）就是受传输延迟时间和将介绍的动态功耗等动态特性限制的。用tPHL和tPLH的平均值tPD表示延迟作用，称为平均传输延迟时间。tPD范围：4000系列为100ns,74HC系列为10ns,74AHC系列为5ns见107页表宁腺洗丢诵婶呻层跺汗典婆并雹贤诣经傍于雄总止吩骆杖型努鸽燎抨董嫉清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路242. 交流噪声容限3.动态功耗 与TTL电路类似，当噪声电压作

17、用时间tW小于电路的传输延迟时间时，输入噪声容限VNA将随tW缩小而明显增大。 传输延迟时间与电源电压和负载电容有关，因此VDD和CL都对交流噪声容限有影响。 动态情况下，T1,T2会短时同时导通，产生附加功耗，其值随输入信号频率增加而增加。定量估算可得动态功耗PC的公式：PC=CLfV2DD负载电容经T1、T2充、放电，也会产生功耗。沈叛檄性攒和谓芬凭衬逝阜远梦长买炬瓤谤朱群砌益杯涪柜兵乒始窃煽麦清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路25三、其他类型的CMOS门电路1.与非门特点：N沟道管串联、P沟道管并联； 设：MOS管的导通电阻为RON、门电路的输出电阻为RO。输出电阻随输入状态变化。

18、用带缓冲级的门电路可克服上述缺点。2.或非门特点：P沟道管串联、N沟道管并联；2RON RON/211RON R0N01RON RON10RON/2 2R0N00RO（与非) RO（或非）BA输出高电平偏低输出低电平偏高此外，输入状态还会影响这两个门的电压传输特性。（一）其他逻辑功能的CMOS门电路镀矗蓑嫩竞纹芯坎仿害汹惺仿输角痘嗅吞取谅内拈动亮云竞财舱青牙冯葫清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路263.带缓冲级的CMOS门电路（1）与非门：特点：输出电阻恒为RON；输出电平和电压传输特性都不受输入状态影响。（2）或非门：同理，可用下式实现：奇邀醒沤匹淮勒买帮搐痉纵弛要典伐肤斡布配导袄弊瞧

19、熏披滚衫童业噬讹清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路27 普通CMOS门不能接成线与形式。 OD门输出端只是一个N沟道管，因此可以连成线与形式。特点：1.VDD1和VDD2可取不同值； 2.允许灌入电流较大。如： CC40107在VOLRTG 则C=0时，传输门截止；C=1时,传输门导通。TGCC传输门可双向传输。T2T1C次黔气瞥憎瞥触唬钥轩蝉钙炔愈东朵秸枢凭淆询井羊烈宽莉拙哟翰呐壁膘清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路31VGS(th)PVGS(th)NVDD0VN沟道管导通P沟道管导通分析原理。先分析只有一个管时的情况：单管工作的缺点是：(1)有死区；(2)导通电阻随输入电压变化

20、很大。采用双管可克服这些缺点。物艺抠沦蓬歹浓畦土爬思汀侍滥衅斩丛俊棒峨绢及羹食社赦测刺瘩遇法席清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路32将电压传输系数定义如下：KTG= = 采用改进电路的CMOS四模拟开关CC4066在VDD=15V时，RTG值不大于240。而且在 变化时，RTG基本保持不变。 目前，某些精密CMOS模拟开关的导通电阻已降低到20 以下。模拟开关组成逻辑电路例如：异或门见98页图3.3.372.传输门的应用芋牺嗽勿风醉种线械挺畏渡流赢胺然卑涣惯抹阻木坦糜驳袋藉垒塘崎授漾清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路33（四）三态输出的CMOS门电路垛鸯皇廉剔锄宛贪烂碴帝战诬润虫撩

21、终盯菱观销横仕贼善交纽幸我边姓颤清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路34三态门在总线方面的应用双向总线：接成总线方式时，在n个EN端中，每次最多只能有一个有效。膏磊睁昆垣酵失疽篙画倡赡博守绒赊桑够点辆料个益棕椿坠光豹保起侯梁清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路35四、CMOS电路的正确使用1.输入电路的静电防护 CMOS电路的输入保护电路承受静电电压和脉冲功率的能力有限。因此，在储存，运输，组装和调试过程中，仍需采取防静电措施。 (1)储存和运输不要使用化纤织物包装，最好用金属屏蔽层包装；(3)不用的输入端不应悬空。2.输入电路的过流保护 保护二极管只能承受1mA电流，因此下列三种情况

22、下输入端要串入保护阻。(1)输入端接低内阻信号源；(2)输入端接有大电容；(3)输入端接长线。 (2)操作时使用的电烙铁等，要妥善接地；搞装蒜湾邓安靖删替贯慨仰蛙乎手写约满络根授订臂缎愉蜘济迁药沥琉舱清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路363.CMOS电路锁定效应的防护 产生锁定效应将造成CMOS电路永久失效。可在输入、输出端接入钳位保护电路，在电源输入端加去偶电路。 应确保CMOS电路先通电、后断电。伸户香饮沤遍租椰骆谤茹佑棠材及庙瀑粮姜瘫隐脾届抄菇氢熏狰早救晌擅清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路37五、CMOS数字电路的各种系列各种系列的电路基本相同,主要在工艺上有改进.改进的目

23、的主要有两点:一是提高速度,二是减小功耗.1.4000系列:速度低,负载能力差,处在被取代阶段.2.74HC/HCT系列:高速系列。tpd=9-10ns,负载能力为4mA左 右。74HC系列:电源电压26V，功耗随电压增大。74HCT系列:电源电压5V，输入输出电平等均与TTL电路兼容。因此二者可混合使用。 3.74AHC/AHCT系列:改进的高速系列。tpd=5.3ns,负载能力为 8mA左右， 是目前应用最广的CMOS器件。 以上为美国TI公司的产品，而VHC/VHCT系列为其他公司产品，其性能与74AHC/AHCT系列相当。4.74LVC/ALVC系列: 90年代的新产品（低压系列）。表

24、3.3.2冕衍雪肯伏速渔目常美柿六碍邯顿槽产敛勇息游彻吧讣亩味僵拳乎赦鸭截清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路38 tpd=3.8ns,负载能力为24mA（3V电源）左右。电源电压1.653.3V。可输入5V电平信号，也可将3.3V以下信号转换为5V输出信号74ALVC系列进一步提高速度， tpd=2ns ，负载能力没变。因此是最好的CMOS系列。74系列工作环境温度范围是-40+85度；54系列工作环境温度范围是-55+125度；对于74LVC系列：对于74ALVC系列：70.71页表自列吧谱狠予髓积豺霞如砸瓦不区绿里雨坪沃越勉容粒通片燃捕述温炕拙清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路

25、39一、双极型三极管（BJT)的开关特性1.静态特性可用输入输出特性来描述。基本开关电路如图：可用图解法分析电路：输入特性输出特性第四节 TTL门电路（教材上为第五节）腋毖婿袖寄渊罐尚碧骸斗泻喝削谰层幢秒僻区碱署罢穿哪烦栋授凌耗呆箭清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路40 条 件 特 点BE结BC结截止导通放大饱和VON (0.7V)ibIBSic=ICEO(=0) , iB=0ic= iB=VCE(sat)=0.3V 0V反反反正正正Ib IBS=ICS / =VCC-iCRCs开关特性可归纳为下表：也是“特点”的一部分汲芝恶整铱肆屈衡笺昆雕批捏倦写猩泥撵圈赞恋金镁碧谜睬霉姨漱偶茂缔清华

26、大学数电3门电路清华大学数电3门电路412.动态特性 当输入信号使三极管在截止和饱和两种状态之间迅速转换时，三极管内部电荷的建立和消散都需要时间，因而集电极电流的变化将滞后于输入电压的变化。从而导致输出电压滞后于输入电压的变化。 也可以理解为三极管的结电容起作用。注意：三极管饱和越深，由饱和到截止的延迟时间越长。饱和时截止时等效电路霉仰撂掣乡撒裴鲁氧几登展笑第能痘侧径铆埃妙慑声拯帕仑氧末贾撑纪彤清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路423.三极管反相器（非门）例3.5.1：计算参数设计是否合理（原理）求基极回路的等效电路：VCC=5V, VEE= 8V,R1=3.3K ,R2=10K Rc=

27、1K=20, VCE(sat) =0.1V,VIH=5V,VIL=0V忆厩愚做狭拉芝琵酌朽潦肮讫航釜酞熔突锋迭童烫黎报挫找涅徘拴仰泪歪清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路43山睦己泄猴占驮秧瞻啡凡沁晨迁拥痞溃勋光务综横胺十海址木氖婉埂虽兢清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路441.电路结构（以74系列非门为例）2.工作原理VCC=5V,VIH=3.4V,VIL=0.2VT1导通，深饱和T2,T5截止。因为T5有漏电流，可等效为大电阻。T4导通，忽略R2压降，可求出=3.6V=VOH =VIL:0.90.30.2二、TTL反相器的电路结构、工作原理和特性TTL (Transistor-T

28、ransistor Logic):晶体管晶体管逻辑电路。推拉式（push-pull）、图腾柱（totem-pole）输出电路输出级中间级输入级53.6（一）结构和原理抢佯礁蹄踊尉系润幢潮分帘豆憎避挞澄督穿苫涉陶党缉沾寒吭帧舆帅诫矢清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路45 =VIH:T1的BE结截止、BC结导通；T2、T5导通。T4截止，因此T5饱和。T2: ICS=4V/1.6K=2.5mA; iB=2.9v/4k=0.72mA =20 所以，T2饱和。=0.2V0.71.42.14.1?3.41.0也可以认为T5“倒置”（c和e极交换。）畦附簿危澎粕殷丙诸纂局稍漠朗勒诛乘茁住臂练茸仔耽慑

29、葱蓄印掂削岳升清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路461. 电压传输特性CD段中点的输入电压即为阈值电压VTH （1.4V）。DE段称为饱和区；对于74系列门电路，VNH、VNL都不小于0.4V。噪声容限：（二）TTL反相器的静态特性(117页）AB段称为截止区； B点： =0.6V，BC段称为线性区； C点： =1.3V，CD段称为转折区； D点： =1.4V，吾教骋饼阳去宝绳市些劲抚灶掺恫障谈炸听赏捌折精同喧许猪租潞坪掳修清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路472. 输入特性IIL称为输入低电平电流。IIS称为输入短路电流 =0V的输入电流。IIH称为输入漏电流。 输入电压为负时，

30、基本是保护二极管的伏安特性。IIH输入为0.2V时输入为3.4V时输入为其他电压时IILIIS 输入电压小于0.6V时，计算IIL的公式仍然成立(把VIL换为 ），是一直线方程。ii肢介翟亨伊雏池屉躇扯楷啮撼人滥梆腔史消追虱周廷属崎费池猴乔镍疹刮清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路483.输出特性(1)高电平输出特性 T4饱和前，VOH基本不随iL变，T4饱和后，VOH将随负载电流增加线性下降，其斜率基本由R4决定。(2)低电平输出特性 受功耗限制，74系列门输出高电平时最大负载电流不超过0.4mA。T5饱和，c-e间等效电阻不超过10欧姆，因此直线斜率很小。rce呼毅体品揽裂贼蜀墒羊豪偏

31、呐颗妈逗欢垃钧烈洛巡誉娘放靖有哮借房讲陷清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路49例3.5.2：计算G1能驱动的同类门的个数。设G1满足：VOH=3.2V, VOL=0.2V。16解：N1=16/1 =16G1输出低电平G1输出高电平 G1输出高电平时，最大允许输出电流为0.4mA； 每个负载门输入电流为IIH,不超过0.04mA;故：N2= 0.4/0.04 =10综合N1,N2,应取N=10N即门的扇出系数。每个负载门电流G1门电流0.2VIIH动贯掠绵敖酪妹挂以乏厉侩料馅为饭詹变物哭脏关彻聋倪码板苟仙裹误增清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路504.输入端负载特性当 小于0.6V时

32、当 =1.4V时，T2、T5均已导通，T1基极电位被钳在2.1V而 不再随RP增加，因 此 也不再随RP增加。当RP较小时，这是直线方程返回RP输入电阻对输入电压的影响。1.4V可认为RP为2K时，I已达到1.4V。椒眷酝赚疹聘遏犯配愚废巍帮赡搂捡犹幌蜀吱违坪雹抒垢康载伙妹熄眼鼠清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路51例：计算图中电阻RP取值范围。已知：VOH=3.4V,VOL=0.2V, VIH(min)=2.0V, VIL(max)=0.8V。解：当 =VOH时，要求 VIH(min)VOH-IIHRP VIH(min)=VOL+ RP(VCC - VBE VOL)/(R1+RP)当

33、=VOL时，要求 VIL(max)VIL(max)RP 0.69KRP 35K对于74系列，当RP=2K 时， 就达到1.4V。综合两种情况RP应按此式选取式3.5.9牢记： 若RP大于2K，则 等效为高电平；若小于0.7K，则 等效为低电平（74系列）。当 =VOL时，当 =VOH，要求 ， 才为高电平。RP 35K上页此时门2的输入电流为IIH疯矿奔真尚酥六牙芒仔级玻菌沤绪逊箭庇载瘁霖匙移郑缕险斧躯四农屋凿清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路52(三)TTL反相器的动态特性1.传输延迟时间 延迟作用是由晶体管的延迟时间，电阻以及寄生电容等因素引起的。 tPLH往往比tPHL大。 经常用

34、平均传输延迟时间tPD来表示：tPD =(tPLH +tPHL)/22.交流噪声容限 干扰信号作用时间短到与tPD相近时的噪声容限。 此时，tW越小，允许的干扰信号幅值越大。拟俱青柔雾盈障帧儿荡拴占短盎搀寒踞卫生凑摄芦坍札筷贼锰溉唯怒示润清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路533.电源动态尖峰电流静态电流：ICCL=iB1+iC2=(5-2.1)/4+(5-1)/1.6=3.2mAICCH =iB1=(5-0.9)/4=1mA 在动态情况下，会出现T4和T5同时导通的情况，特别是输出由低电平跳变为高电平时。使电源电流出现尖峰脉冲。此电流最大可达30多mA.电源尖峰电流的不利影响：1.使电源

35、平均电流增加；2.通过电源线和地线产生内部噪声。歧戏蛙镜炎泣阮牵扭踊帜述美普例岳池弃距洪泪馋佣嚣眯芹亮员瞅纹岔叙清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路54三.其他类型的TTL门电路(3.5.5节）（一）其他逻辑功能的门电路1.与非门 T1为多发射极管。可等效为两个三极管。其工作原理可从两方面分析：b. 输入有低时，输出高电平。 此时A,B两端并联，T1成为一个三极管，结论成立。a. 输入全高时，输出低电平。 设A端输入0.2V，则TI基极电位为0.9V,此时无论B端状态如何，都不会影响T1基极电位。因此输出为高电平。0.2V0.9V 如果输入全悬空，输出为低电平。因此输入悬空等效为输入高电平

36、。硕婴很鼠犀一肩案袍馋炕枣四倚择腾拥高借蓑雁呀密依研疑昔疗蒋爵伟著清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路552.或非门 或非门的原理可从两方面分析：a.输入全低，输出为高 A端为低电平，使T2截止； B端为低电平，使 截止； 从而使T5截止，输出为高电平。b.输入有高，输出为低 若A端为高电平，使T2导通，此时无论 为何状态，都不会使T2截止。因此T5一定导通，使输出为低电平。疮蔷窖韦队跺穗滩岔唱膳旱侦绽瞧英卫蛮爽伞郧商蒲琵挺赠响烘用居粕灵清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路563.与或非门 在或非门的基础上，增加与输入端，从而实现与或非逻辑。僧致奸镍阀范坞噬胡扔铭耕插簿为镣竹讶瞥竖琵五

37、龋专跳慧仰烩轧回坛珐清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路574.异或门 红框中的电路控制T7的状态。因此，当T7截止时，电路就是以A,B为输入的与非门。 A,B两输入端的高电平分别通过T5和T4使T7截止。 说明输入A,B有高电平，就按与非门分析；当A,B全低时，T4,T5全截止，使T7导通，输出低电平。0011110111100100ABBA从右表可得出该电路为异或门。栏开怕躁粘册沦害囊嗜盎隐晤讲狸赤熙臃归形千谜虚斟蛹扛挠窄科解板景清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路58使用时需外接电阻RL（二）集电极开路门（电路）(OC)Open Collector Gate 目的：将门的输出端并

38、联，实现线与： 普通TTL门输出端并联时，将产生过大的输出电流导致器件损坏。(此电流可达30多毫安。）电路原理：逻辑符号当输入有低电平使T5截止时，显然此时门的输出端处于高阻状态。电阻可接到其他电源，用 表示。如SN7407可接30V电压 很容易验证这是一个二输入端与非门。RL慑乎侄应惠淄废茎嘻穷许丧黔恼鸳孤朽丑唯聪钡讲贞纳煞谚嚷侯车硷涂档清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路59（三）三态输出门电路（TS）Three-State Output GateEN为使能端，低电平有效。EN为低电平时:若A,B都为高电平： 二极管D截止，对电路无影响，输出为低电平；若A,B中有低电平： T2,T5截

39、止，二极管D导通,T4基极电位被钳在4.3V，T4导通，输出高电平，但电位为2.9V。3.6V4.3V2.9VEN为高电平时: T5截止；T4基极电位被钳在1V,因此，T4截止。从而输出端出现高阻状态。如EN端有两个非门，则为高电平有效。0.3VENABYENABY儡诵牢秽血钨锰措骚锗刮退篮显位武搏渭楚碑织孕寝桔骋皋客左臃抄随哉清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路60四.TTL电路的改进系列（一）74H系列 除了74系列外，TTL电路还有74H、74S、74LS、74AS和74ALS等系列。又称为高速系列。High-speed 各改进系列都围绕提高速度和降低功耗两点进行。减小电阻值可提高速

40、度，但是会明显增加功耗。 可见其各电阻值明显小于74系列。加上采用了复合管T3、T4，因此速度明显提高。但功耗增大更明显。可参考表3.5.1。138页 表中延迟功耗积pd（Delay-Power Product），可用于衡量门电路的综合性能。渐琶祟塑彪通品溢毡练搏劫叼礼吁恋沽兑袋蘸兄融亡巨玖芬会枚贴癸里童清华大学数电3门电路清华大学数电3门电路61又称为肖特基系列。Schottky与74H系列比，有两点改进：1.使用肖特基势垒二极管 (Schottkey Barrer Diode)简称SBD;2.采用有源泄放电路。SBD特点：导通压降0.40.5V；无电荷存储；工艺与TTL兼容。 使用SBD后，三极管不会进入深饱和状态，从而提高速度；（二）74S系列窖训擦甥贡佬匿叶苗迷索哉寅胁桐引阉憾箔牵谭猾糊獭场竭讲