数电-门电路(三)

习题:题3.7题3.8第三章门电路（三）3.5TTL门电路3.5.1双极型三极管的开关特性一、双极型三极管的结构二、双极型三极管的输入特性和输出特性3.5.1双极型三极管的开关特性三、双极型三极管的基本开关电路稳态时若合理选择电路的参数，即其中：

晶体三极管开关电路当vI=VIL<VON(死区电压），为低电平时，使得三极管处于截止状态，输出vo＝VOH≈VCC,为高电平；当vI=VIH，为高电平时，使得iB>IBS=VCC/βRC，三极管处于饱和导通状态，输出vo＝VOL

＝Vces≈0,为低电平；硅管为0.3V,锗管为0.1V很小，为几十欧姆3.5.1双极型三极管的开关特性四、双极型三极管的开关等效电路截止饱和(c)饱和时的等效电路阻值很小，忽略33.5.1双极型三极管的开关特性五、双极型三极管的动态开关特性在动态情况下，三极管在截止和饱和导通两种状态迅速转换时，三极管内部电荷的建立与消失都需要一定的时间，故集电极电流的变化要滞后于输入电压的变化。即在开关电路中，输出电压的变化滞后于输入电压的变化，如图所示。23.5.1双极型三极管的开关特性六、三极管反相器图3.5.8三极管反相器只要参数选择合理，即当vI=VIL时，T截止，输出vO=VOH为高电平；当vI=VIH时，T饱和导通，输出vO=VOL为低电平，则Y＝A13.5.2TTL反相器的电路结构和工作原理TTL—Transistor-TransistorLogic(三极管－三极管逻辑），TTL逻辑门就是由双极型晶体三极管构成的逻辑门电路。TTL逻辑器件分成54系列和74系列两大类，其电路结构、逻辑功能和电气参数完全相同。不同的是54系列工作环境温度、电源工作范围比74系列的宽。74系列工作环境温度为00C～700C,电源电压工作范围为5V±5%；而54系列工作环境温度为－550C～+1250C,电源电压工作范围为5V±10%.3.5.2TTL反相器的电路结构和工作原理54系列和74系列按工作速度和功耗可分成下面4个系列：(a)标准通用系列：国产型号为CT54/74系列，与国际上SN54/74系列相当，部标型号为T1000系列；(b)高速系列：国产型号为CT54H/74H系列，与国际上SN54H/74H系列相当，部标型号为T2000系列；(c)肖特基系列：国产型号为CT54S/74S系列，与国际上SN54S/74S系列相当，部标型号为T3000系列；(d)低功耗肖特基系列：国产型号为CT54LS/74LS系列，与国际上SN54LS/74LS系列相当，部标型号为T4000系列。3.5.2TTL反相器的电路结构和工作原理一、电路结构电路如图所示，它是由T1、R1和D1组成输入级、由T2、R2和R3组成倒相级、由T4、T5、R4、D2组成推拉式输出级构成的。设：VCC＝5V，VIH＝3.4V，VIL＝0.2V，

PN结的导通压降为

VON＝0.7V3.5.2TTL反相器的电路结构和工作原理①当vI＝VIL＝0.2V时T1导通T2截止T4导通T5截止D2导通vo＝VOH≈VCC

－IC2R2－2VON

≈3.4V输出为高电平0.9V3.4V0.2V3.5.2TTL反相器的电路结构和工作原理②当vI＝VIH＝3.4V时T1截止T2导通T4截止T5导通D2截止vo＝VOL≈VCE（sat）≈0.2V输出为低电平则输出和输入的逻辑关系为2.1V0.2V3.4V3.5.2TTL反相器的电路结构和工作原理特点：①T1处于“倒置”状态，其电流放大系数远远小于1；②推拉式输出结构：由T4和T5构成TTL反相器推拉式输出，在输出为高电平时，T4导通，T5截止；在输出为低电平时，T4截止，T5导通。由于T4和T5总有一个导通，一个截止，这样就降低输出级的功耗，提高带负载能力。3.5.2TTL反相器的电路结构和工作原理当输出为高电平时，其输出阻抗低，具有很强的带负载能力，可提供5mA的输出电流；当输出为低电平时。其输出阻抗小于100Ω,可灌入电流14mA，也有较强的驱动能力。③二极管D1是输入级的钳位二极管，作用：a.抑制负脉冲干扰；b.保护T1发射极，防止输入为负电压时，电流过大，它可允许最大电流为20mA。3.5.2TTL反相器的电路结构

和工作原理二、电压传输特性TTL反相器输出电压随输入电压变化的曲线，称为电压传输特性，如右图所示：3.5.2TTL反相器的电路结构和工作原理三、输入噪声容限从电压传输特性看，当输入电压vI偏离正常低电平（0.2V）升高，在一定范围内，输出高电平并不立刻改变。同样当输入电压偏离正常高电平（3.4V）降低，在一定范围内，输出低电平并不立刻改变在保证输出高、低电平基本不变（或者说变化大小不超出允许范围）的条件下，输入电平的允许波动的范围称为输入端抗干扰容限（噪声容限）。分为输入为高电平噪声容限VNH和输入为低电平噪声容限VNL。3.5.2TTL反相器的电路结构和工作原理

计算方法与CMOS电路一样，如图3.5.11所示，其输入高电平噪声容限VNH和输入低电平噪声容限VNL的计算方法为：74系列典型值为：VOH（min）=2.4V,VOL（max）=0.4V,VIH（min）=2.0V,VIL（max）=0.8V,所以VNH=0.4V,VNL=0.4V。3.5.5其他类型的TTL门电路一、其他逻辑功能的门电路1.与非门TTL与非门电路输入级倒相级输出级3.5.5其他类型的TTL门电路工作原理：TTL与非门电路输入级倒相级输出级2.或非门3.5.5其他类型的TTL门电路TTL或非门的电路33.与或非门与或门相比，输入管T1和T1都是多发射极的三极管，构成与门电路，其输出为：3.5.5其他类型的TTL门电路与或非门电路24.异或门3.5.5其他类型的TTL门电路异或门电路AB（A＋B）′13.5.5其他类型的TTL门电路二集电极开路与非门（OC门－OpenCollectorGate）为了实现线与构，TTL与非门也可以采用集电极开路的形式。1.推拉式输出电路结构的局限性：将推拉式TTL与非门的输出端并联，则当某一门的输出端为低电平，如Y2=0,则当Y1=1时，会有G1门的电流通过G2门的T5管，这个电流远远超过正常工作电路，有可能使T5管损坏。3.5.5其他类型的TTL门电路推拉式输出电路结构的局限性①输出电平不可调；②负载能力不强，尤其是高电平输出；③输出端不能并联使用。3.5.5其他类型的TTL门电路2.OC门如图为OC门的电路和结构和符号，输出管的集电极开路的结构特点。图3.3.363.5.5其他类型的TTL门电路3.线与的实现若利用OC门实现线与功能，则将几个OC门的输出并联起来用一个上拉电阻即可。只有Y1、Y2有一个为低电平，Y即为低电平；只有Y1、Y2同时为高电平，Y才为高电平；即33.5.5其他类型的TTL门电路三、三态输出门电路（TS门）三态TTL与非门又叫三态门，它是在普通与非门电路的基础上附加控制电路构成的。其特点是除了输出高、低电平两个状态外，还有第三种状态，即高阻状态。1.电路结构与普通与非门电路的主要差别是输入级多了一个使能端EN和一个二极管D。23.5.