TTL逻辑门电路课件.ppt

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1、2.4 TTL逻辑门电路,一、基本BJT反相器的动态特性二、TTL 反相器三、TTL 反相器的电气特性四、TTL 与非门电路五、TTL 与非门的主要技术参数六、TTL 其它常用门电路七、抗饱和TTL 电路,10/9/2022,1,电气工程学院 苏士美,2.4 TTL逻辑门电路一、基本BJT反相器的动态特,2.4 TTL逻辑门电路,（晶体管晶体管门电路，双极型门电路）Transistor-Transistor Logic,一、基本BJT反相器的动态特性：,如图：基本BJT反相器,若带电容负载CL ：,当 V0 由01跳变时：,VCC RCCL 充电，,时间常数大，V0,上升慢,影响开关速度。（R

2、C较大）,当V0 由10跳变时：CL BJT放电 此电路简单，速度慢。,10/9/2022,2,电气工程学院 苏士美,2.4 TTL逻辑门电路（晶体管晶体管门电路，双极,二、TTL反相器：,1、电路组成及符号：,10/9/2022,3,电气工程学院 苏士美,二、TTL反相器： 1、电路组成及符号： 10/9/2022,2、工作原理：各=20,（1）输入为高电平“1”，Vi=3.6V,设T1的Je正偏导通， 则VB1=4.3V； 而T1的Jc、T2的Je、T3的Je正偏， 共需0.7+0.7+0.7=2.1V的VB1； T1的Je正偏导通不成立。,T1的Jc、T2的Je、T3的Je正偏使VB1钳

3、位VB1=2.1V对T1工作在倒置状态，=0.01,对T2, T3：设饱和 则VC2=0.7+0.2=0.9V,V0=VCES3=0.2V，输入为“1”；输出为“0”。,10/9/2022,4,电气工程学院 苏士美,2、工作原理：各=20 （1）输入为高电平“1”，Vi=3,（2）输入为低电平“0”，Vi=0.2V,输入为低“0”，输出为高“1”。,10/9/2022,5,电气工程学院 苏士美,（2）输入为低电平“0”，Vi=0.2V 输入为低“0”，输,TTL集成反相器7404,74LS04 外部引线和内部逻辑图,10/9/2022,6,电气工程学院 苏士美,TTL集成反相器740474LS

4、04 外部引线和内部逻辑图管,三、TTL反相器的电气特性：,1、电压传输特性：,10/9/2022,7,电气工程学院 苏士美,三、TTL反相器的电气特性：1、电压传输特性：10/9/20,相关参数：（1）输入，输出高低电压VIH、VIL、VOH、VOL（2）关门电平VOFF： TTL反相器关闭，输出为高，允许的最大低电平输入电压。 当VIVON时，相当输入逻辑“1”。,10/9/2022,8,电气工程学院 苏士美,相关参数：10/9/20228电气工程学院 苏士美,2、输入负载特性：Ri上的电压与Ri的关系曲线。,ROFF关门电阻：反相器关闭，输出为1， 输入端所接电阻的最大值。 当RIROF

5、F时，相当输入为0,RON开门电阻：反相器开启，输出为0， 输入端所接电阻的最小值。 当RIRON时，相当输入为1。 TTL门输入悬空相当接“1”。,10/9/2022,9,电气工程学院 苏士美,2、输入负载特性：Ri上的电压与Ri的关系曲线。ROFF关门,3、带负载特性：（输出特性）,灌电流负载：负载电流从外电路流入反相器。拉电流负载：负载电流从反相器流向外电路。,灌电流负载驱动同类门的个数：,（1）灌电流工作情况： 设反相器带同类门负载，如图：,10/9/2022,10,电气工程学院 苏士美,3、带负载特性：（输出特性）灌电流负载：负载电流从外电路流入,（2）拉电流工作情况： 驱动门输出为

6、1 ，如图：,拉电流负载驱动同类门的数目：,10/9/2022,11,电气工程学院 苏士美,（2）拉电流工作情况：拉电流负载驱动同类门的数目：10/9/,四、TTL与非门电路：,从TTL反相器，可改进成TTL与非门，二者特性类同。如图：,T1采用多发射极三极管（二、三、四）当A、B、C输入有“0”时，T2、T3止，T4通，输出为“1”只有A、B、C输入全“1”时，VB1=2.1V，T2、T3饱和，T4止，输出为“0”。 与非逻辑关系TTL反相器的电气特性，适用于TTL与非门各参数以手册中给出的为准。,10/9/2022,12,电气工程学院 苏士美,四、TTL与非门电路：从TTL反相器，可改进成

7、TTL与非门，,TTL与非门电路,74LS00 外部引线和内部逻辑图,10/9/2022,13,电气工程学院 苏士美,TTL与非门电路74LS00 外部引线和内部逻辑图管脚外形1,五、TTL与非门主要参数：,1、输入、输出高低电平： （附录C）2、噪声容限： 表门电路的抗干扰能力 把反相器传输特性中输入、输出高低 电压制成下图：,VNH=VOH-VIH高电平噪声容限VNL=VIL-VOL低电平噪声容限 噪声容限大，电路的抗干扰力强。,3、扇入、扇出数：（1）扇入数：取决于门电路的输入端个数。 一个三输入端的与非门，扇入数Ni=3（2）扇出数： No=NOH,NOLmin NOH门输出为1时，拉

8、电流负载驱动同类门的数目； NOL门输出为0时，灌电流负载驱动同类门的数目。 一般TTL门：No10个,10/9/2022,14,电气工程学院 苏士美,五、TTL与非门主要参数：1、输入、输出高低电平：VNH=V,4、平均传输延迟时间tpd： 如图：,tPLH表门电路输出由“0”“1”经过的时间。tPHL表门电路输出由“1”“0”经过的时间。 定义：,5、功耗PD： TTL门电路功耗较大。6、延迟功耗积DP： 理想门电路要求高速度，低功耗。 DP为一种综合性的指标： DP=tpdPD(焦耳) DP愈小，表是门电路的性能愈好。,10/9/2022,15,电气工程学院 苏士美,4、平均传输延迟时间

9、tpd：tPLH表门电路输出由“0”“,六、TTL其它常用门电路：,1、TTL或非门、与或非门、异或门等： 性能特点与TTL与非门类似。,2、集电极开路与非门：（OC门） Open Collector（1）线与的概念： 将多个与非门的输出端直接相连，实现各输出端相与的逻辑功能。线与 一般TTL与非门不能线与。 如图：,10/9/2022,16,电气工程学院 苏士美,六、TTL其它常用门电路：1、TTL或非门、与或非门、异或门,（2）OC门可以线与： 电路组成与符号：,应用时，T3集电极外接一上拉电阻RP和电源。 多个OC门线与（输出并接），可共用一个 上拉电阻和电源。,10/9/2022,17

10、,电气工程学院 苏士美,（2）OC门可以线与： 应用时，T3集电极外接一上,OC门可直接驱动较大电流的负载，如指示灯、发光二极管、蜂鸣器等。,例如：,10/9/2022,18,电气工程学院 苏士美,OC门可直接驱动较大电流的负载，如指示灯、发光二极管、蜂鸣器,上拉电阻RP的计算：,当所有OC门均截止，输出为“1”：为保证负载门输入为1则：,10/9/2022,19,电气工程学院 苏士美,上拉电阻RP的计算：当所有OC门均截止，输出为“1”：10,当OC门线与输出为“0”时： 一个OC门通，导通门灌入的电流最大。为保证输出为0，则：（看上图红线）,RP的取值在RPminRPRPmax间，考虑开关

11、速度，取RP 接近RPmin值。,10/9/2022,20,电气工程学院 苏士美,当OC门线与输出为“0”时：RP的取值在RPminRP,3、三态与非门（TSL门）： Tristate Logic,一般门：输出有0和1两个状态；三态门：输出除0、1两个状态外， 还有第三态：高阻态（禁止态）。,（1）简单电路构成及符号：,A、B信号输入端CS片选输入信号（使能端、允许端）,五版： EN,10/9/2022,21,电气工程学院 苏士美,3、三态与非门（TSL门）：一般门：输出有0和1两个状态；（,（2）工作情况：,CS=1时：D止，电路同一般TTL与非门,CS=0时：D通 T2、T3、T4均截止，

12、 输出端开路（悬空） 既不是“1”，亦不是“0” 高阻态（禁止态）（第三态）。,10/9/2022,22,电气工程学院 苏士美,（2）工作情况：CS=1时：D止，电路同一般TTL与非门CS,（3）真值表：,CS=1有效：（使能端高电平有效） CS=1 TSL在工作状态,CS=0有效 ： （使能端低电平有效） 符号及真值表：,五版：EN,有效电平的概念：所谓低电平有效：是指当信号为低电平时电路完成规定的操作；而高电平有效是指：当信号为高电平时电路完成规定的操作。使能控制信号、集成芯片的输入或输出信号都有可能是高电平有效或是低电平有效。图中EN上面的横线表示该信号低电平有效。,10/9/2022,

13、23,电气工程学院 苏士美,（3）真值表： CS=1有效：（使能端高电平有效）CSA B,（4）应用： TSL门用在计算机系统信号的传输,10/9/2022,24,电气工程学院 苏士美,（4）应用：10/9/202224电气工程学院 苏士美,七、抗饱和TTL电路：,带有SBD的BJT电路及符号：,SBD由金属AlSi接触形成，与一般D比有以下特点：有单向导电性阈值电压较低0.40.5V导电由多数载流子完成，几乎无电荷存储SBDTTL电路（简称STTL）提高开关速度的原因： 一般TTLtpd：几十纳秒 一般STTLtpd：可降至几个纳秒,10/9/2022,25,电气工程学院 苏士美,七、抗饱和

14、TTL电路：带有SBD的BJT电路及符号：SBD由,STTL的电压传输特性较为理想：,TTL集成逻辑门电路系列174系列为TTL集成电路的早期产品，属中速TTL器件。274L系列为低功耗TTL系列，又称LTTL系列。374H系列为高速TTL系列。474S系列为肖特基TTL系列，进一步提高了速度。574LS系列为低功耗肖特基系列。674AS系列为先进肖特基系列，它是74S系列的后继产品。774ALS系列为先进低功耗肖特基系列，是74LS系列的后继产品。,10/9/2022,26,电气工程学院 苏士美,STTL的电压传输特性较为理想：TTL集成逻辑门电路系列10,例1：TTL电路，写输出表达式,1

15、0/9/2022,27,电气工程学院 苏士美,例1：TTL电路，写输出表达式10/9/202227电气工程,例题2：求LSTTL门驱动基本TTL门的扇出数,从附录C知,10/9/2022,28,电气工程学院 苏士美,例题2：求LSTTL门驱动基本TTL门的扇出数从附录C知 1,本节重点：,TTL逻辑门的电气特性（外特性）TTL门的主要技术参数各种TTL门、OC、TSL门的功能、符号、应用TTL门电路的内部构成，工作原理了解。,10/9/2022,29,电气工程学院 苏士美,本节重点：TTL逻辑门的电气特性（外特性）10/9/2022,10/9/2022,30,电气工程学院 苏士美,10/9/202230电气工程学院 苏士美,作业,2、4、2 （概念） 【五版:3.2.2】2、4、4（驱动带负载） 【五版:3.2.3】2、4、5（OC门应用电路） 【五版:3.1.7】2、4、7（TSL应用） 【五版:3.1.9】,10/9/2022,31,电气工程学院 苏士美,作业10/9/202231电气工程学院 苏士美,