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文档简介
2.3.1TTL反相器的工作原理2.3.2TTL反相器的电压传输特性及参数
2.3TTL反相器2.3.4TTL反相器的其它参数
2.3.3TTL反相器的输入特性和输出特性
返回结束放映2/16/20241精选2021版课件复习什么是高电平?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?2/16/20242精选2021版课件2.3TTL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)。2/16/20243精选2021版课件2.3.1TTL反相器的工作原理1.电路组成返回图2-9TTL反相器的基本电路
2/16/20244精选2021版课件(1)输入级NPN当输入低电平时,
uI=0.3V,发射结正向导通,
uB1=1.0V当输入高电平时,
uI=3.6V,发射结受后级电路的影响将反向截止。uB1由后级电路决定。NNP2/16/20245精选2021版课件(2)中间级反相器VT2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2/16/20246精选2021版课件(3)输出级(推拉式输出)VT3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2/16/20247精选2021版课件2.工作原理(1)当输入高电平时,
uI=3.6V,VT1处于倒置工作状态,集电结正偏,发射结反偏,uB1=0.7V×3=2.1V,VT2和VT4饱和,输出为低电平uO=0.3V。2.1V0.3V3.6V2/16/20248精选2021版课件(2)当输入低电平时,
uI=0.3V,VT1发射结导通,uB1=0.3V+0.7V=1V,VT2和VT4均截止,VT3和VD导通。输出高电平uO=VCC-UBE3-UD≈5V-0.7V-0.7V=3.6V1V3.6V0.3V2/16/20249精选2021版课件(3)采用推拉式输出级利于提高开关速度和负载能力
VT3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,VT4饱和,uB3=uC2=0.3V+0.7V=1V,VT3和VD截止,VT4的集电极电流可以全部用来驱动负载。当输入低电平时,VT4截止,VT3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,VT3和VT4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。2/16/202410精选2021版课件2.3.2TTL反相器的电压传输特性及参数
电压传输特性:输出电压uO与输入电压uI的关系曲线。图2-10TTL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VT4截止,称关门VT4饱和,称开门返回2/16/202411精选2021版课件2.结合电压传输特性介绍几个参数
(1)输出高电平UOH典型值为3V。(2)输出低电平UOL典型值为0.3V。2/16/202412精选2021版课件(3)开门电平UON一般要求UON≤1.8V(4)关门电平UOFF一般要求UOFF≥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UON。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UOFF。UOFFUON2/16/202413精选2021版课件(5)阈值电压UTH电压传输特性曲线转折区中点所对应的uI值称为阈值电压UTH(又称门槛电平)。通常UTH≈1.4V。(6)噪声容限(UNL和UNH)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。UNL和UNH越大,电路的抗干扰能力越强。2/16/202414精选2021版课件UOFFUNLUILUONUNHUIH2/16/202415精选2021版课件①低电平噪声容限(低电平正向干扰范围)
UNL=UOFF-UIL
UIL为电路输入低电平的典型值(0.3V)若UOFF=0.8V,则有UNL=0.8-0.3=0.5(V)
②高电平噪声容限(高电平负向干扰范围)
UNH=UIH-UONUIH为电路输入高电平的典型值(3V)若UON=1.8V,则有UNH=3-1.8=1.2(V)2/16/202416精选2021版课件2.3.3TTL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2-11TTL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2/16/202417精选2021版课件两个重要参数:
(1)输入短路电流IIS当uI=0V时,iI从输入端流出。
iI=-(VCC-UBE1)/R1=-(5-0.7)/4≈-1.1mA(2)高电平输入电流IIH当输入为高电平时,VT1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β反很小(约在0.01以下),所以
iI=IIH=β反
iB2
IIH很小,约为10μA左右。2/16/202418精选2021版课件图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RI时,uI随RI
的变化而变化的关系曲线。2.输入负载特性2/16/202419精选2021版课件在一定范围内,uI随RI的增大而升高。但当输入电压uI达到1.4V以后,uB1=2.1V,RI增大,由于uB1不变,故uI=1.4V也不变。这时VT2和VT4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
2/16/202420精选2021版课件RI不大不小时,工作在线性区或转折区。RI较小时,关门,输出高电平;RI较大时,开门,输出低电平;ROFFRONRI→∞悬空时?2/16/202421精选2021版课件(1)
关门电阻ROFF
——在保证门电路输出为额定高电平的条件下,所允许RI
的最大值称为关门电阻。典型的TTL门电路ROFF≈0.7kΩ。
(2)开门电阻RON——在保证门电路输出为额定低电平的条件下,所允许RI
的最小值称为开门电阻。典型的TTL门电路RON≈2kΩ。数字电路中要求输入负载电阻RI≥RON或RI≤ROFF,否则输入信号将不在高低电平范围内。振荡电路则令ROFF≤RI≤RON使电路处于转折区。2/16/202422精选2021版课件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iL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2/16/202423精选2021版课件图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iL不可过大,否则输出低电平会升高。一般灌电流在20mA以下时,电路可以正常工作。典型TTL门电路的灌电流负载为12.8mA。灌电流负载2/16/202424精选2021版课件
2.3.4TTL反相器的其它参数
1.平均传输延迟时间tpd
平均传输延迟时间tpd表征了门电路的开关速度。tpd=(tpLH+tpHL)/2
图2-15TTL反相器的平均延迟时间
返回2/16/202425精选2021版课件2.TTL门电路主要参数的典型数据表2-574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ICCL
≤10mA截止电源电流ICCH
≤5mA输出高电平UOH
≥3V输出
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