数字电子基础康华光课件

3.2TTL逻辑门3.2.1

BJT的开关特性3.2.2基本BJT反相器的动态特性3.2.3

TTL反相器的基本电路3.2.4

TTL逻辑门电路3.2.5

集电极开路门和三态门3.2.6

BiMOS门电路一.二极管的开关特性二极管符号：正极负极＋uD－二极管的伏安特性：二极管的单向导电性（PN结的基本特性），相当于一个受外加电压极性控制的开关。导通条件及特点条件：VD>0.7V特点：相当于0.7V电压降的闭合开关截止条件及特点条件：VD<0.7V特点：相当于完全断开的开关二极管的静态开关特性：3.2.1

BJT的开关特性iB0，iC0，vO＝VCE≈VCC，c、e极之间近似于开路,vI=0V时:iB>IBS，iCVCC/RC，vO＝VCE≈0.2V，c、e极之间vI=5V时:近似于短路.＋－RbRc+VCCbce＋－截止状态饱和状态iB≥IBSui=UIL<0.5Vuo=+VCCui=UIHuo=0.3V＋－RbRc+VCCbce＋－＋＋－－0.7V0.3VQ2ui

iB

e

RbbiC(mA)

直流负载线

VCC

Rc

0+VCCiC

uo工作原理电路输出特性曲线80μA60μA40μA20μAiB=00

UCES

VCC

uCE(V)

00.5

uBE(V)输入特性曲线iB(μA)Q1Q

Rc

c饱和区截止区放大区iC＝ICS≈很小，约为数百欧，相当于开关闭合可变很大，约为数百千欧，相当于开关断开c、e间等效内阻VCES≈0.2~0.3VVCE＝VCC－iCRcVCEO≈VCC管压降

且不随iB增加而增加ic

≈iBiC≈0集电极电流发射结和集电结均为正偏发射结正偏，集电结反偏发射结和集电结均为反偏偏置情况工作特点iB>iB≈0条件饱和放大截止工作状态BJT的开关条件0<iB<三极管的开关时间：晶体三极管也是有惰性的开关，截止状态和饱和状态之间的转换不能在瞬间完成。由于BJT管内部电荷“建立”，“消散”，需要一定的时间完成动态特性注意：三极管饱和越深，由饱和到截止的延迟时间越长。三极管从截止到导通，称为开通时间TONTON=Td+Tr，它是建立基区电荷的时间；三极管从导通到截止，称为关断时间TOFFTOFF=Ts+Tf，它是存储电荷消散的时间。

CL的充、放电过程均需经历一定的时间，必然会增加输出电压O波形的上升时间和下降时间，导致基本的BJT反相器的开关速度不高。若带电容负载的影响故需设计有较快开关速度的实用型TTL门电路。

0V

A

D1

B

D2

5V

L

R

3kΩ

2、二极管或门

A

B

L

≥1

A

β=40

+5V

L

电路图

1

逻辑符号

A

L

1kΩ

4.3kΩ

3、非门电路——BJT反相器①uA＝0V时，三极管截止，iB＝0，iC＝0，输出电压uY＝VCC＝5V②uA＝5V时，三极管导通。基极电流：iB＞IBS，三极管工作在饱和状态。输出电压uL＝UCES＝0.3V。三极管临界饱和时的基极电流为：输出级T3、D、T4和Rc4构成推拉式的输出级。用于提高开关速度和带负载能力。中间级T2和电阻Rc2、Re2组成，从T2的集电极和发射极同时输出两个相位相反的信号，作为T3和T4输出级的驱动信号；

Rb1

4kW

Rc2

1.6kW

Rc4

130W

T4

D

T2

T1

+

–

vI

T3

+

–

vO

负载

Re2

1KW

VCC(5V)

输入级

中间级输出级

3.2.3TTL反相器的基本电路1.电路组成输入级T1和电阻Rb1组成。用于提高电路的开关速度（2）当输入为高电平（I=3.6V）

T2、T3饱和导通T1:倒置的放大状态。

T4和D截止。使输出为低电平.vO=vC3=VCES3=0.2V输入A输出L0110逻辑真值表

逻辑表达式

L=A

饱和截止T4低电平截止截止饱和倒置工作高电平高电平导通导通截止饱和低电平输出D4T3T2T1输入（3）采用输入级以提高工作速度

当TTL反相器I由3.6V变0.2V的瞬间

T2、T3管的状态变化滞后于T1管，仍处于导通状态。T1管Je正偏、Jc反偏，T1工作在放大状态。T1管射极电流（1+1）

iB1很快地从T2的基区抽走多余的存储电荷,从而加速了输出由低电平到高电平的转换。当O=3.6V时O由低到高电平跳变的瞬间，CL充电，其时间常数很小使输出波形上升沿陡直。而当O由高变低后，CL很快放电，输出波形的下降沿也很好。

T3截止，T4组成的电压跟随器的输出电阻很小，输出高电平稳定，带负载能力也较强。输出端接负载电容CL时，b)输出级对提高开关速度的作用1.TTL与非门电路多发射极BJTe3.2.4

TTL逻辑门电路

T1e

e

bc

eb

cA&BTTL与非门电路的工作原理

任一输入端为低电平时:TTL与非门各级工作状态

IT1T2T4T3O输入全为高电平(3.6V)倒置使用的放大状态饱和截止饱和低电平（0.2V）输入有低电平(0.2V)深饱和截止放大截止高电平（3.6V）当全部输入端为高电平时：

输出低电平

输出高电平

（2）.两个输入端都输入高电平2.1V3.6V3.6VT2饱和T3深度饱和0.7V0.9VD，T4截止0.2VABL+5VT1T2DT4T

3R1R2R3R44k1.6k130W1kT1倒置放大74LS00内含4个2输入与非门，74LS20内含2个4输入与非门。74LS00的引脚排列图74LS20的引脚排列图VCC

3A

3B

3Y

4A

4B

4Y

1A1B1Y2A2B2YGND

14

13

12

11

10

9

874LS20

1

2

3

4

5

6

7VCC

2A

2B

NC

2C

2D

2Y

1A

1B

NC

1C

1D

1Y

GND

14

13

12

11

10

9

874LS00

1

2

3

4

5

6

7TTL系列集成电路①74：标准系列，前面介绍的TTL门电路都属于74系列，其典型电路与非门的平均传输时间tpd＝10ns，平均功耗P＝10mW。②74H：高速系列，是在74系列基础上改进得到的，其典型电路与非门的平均传输时间tpd＝6ns，平均功耗P＝22mW。③74S：肖特基系列，是在74H系列基础上改进得到的，其典型电路与非门的平均传输时间tpd＝3ns，平均功耗P＝19mW。④74LS：低功耗肖特基系列，是在74S系列基础上改进得到的，其典型电路与非门的平均传输时间tpd＝9ns，平均功耗P＝2mW。74LS系列产品具有最佳的综合性能，是TTL集成电路的主流，是应用最广的系列。vOHvOL逻辑门输出级损坏3.2.5集电极开路门和三态门电路1.集电极开路门

电路？不能线与a）集电极开路与非门电路b）使用时的外电路连接C）逻辑功能L=ABOC门输出端连接实现线与VCC2.三态与非门(TSL)

当EN=3.6V时EN数据输入端输出端LAB10010111011100三态与非门真值表

当EN=0.2V时EN数据输入端输出端LAB10010111011100××高阻真值表逻辑符号ABEN

&

L

EN高电平使能==高阻状态与非逻辑

ZL

ABLEN=0EN=1特点:功耗低、速度快、驱动力强3.2.6BiCMOS门电路I为高电平:MN、M1和T2导通，MP、M2和T1截止，输出O为低电平。