数字电子技术 --第02章 门电路 TTL逻辑门电路

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1、2.3TTL逻辑门电路一、TTL与非门的基本结构及工作原理1．TTL与非门的基本结构TTL与非门的基本结构2．TTL与非门的逻辑关系（1）输入全为高电平3.6V时。T2、T3饱和导通，输入全为高电平时，输出为低电平。由于T2饱和导通，VC2=1V。T4和二极管D都截止。由于T3饱和导通，输出电压为：VO=VCES3≈0.3V该发射结导通，VB1=1V。T2、T3都截止。（2）输入有低电平0.3V时。输入有低电平时，输出为高电平。忽略流过RC2的电流，VB4≈VCC=5V。由于T4和D导通，所以：VO≈VCC-VBE4-VD=5-0.7-0.7=3.6（V）综合上述两种情况，该电路满足与非的逻

2、辑功能，即：2．TTL与非门传输延迟时间tpd导通延迟时间tPHL——从输入波形上升沿的中点到输出波形下降沿的中点所经历的时间。一般TTL与非门传输延迟时间tpd的值为几纳秒～十几个纳秒。截止延迟时间tPLH——从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的中点所经历的时间。与非门的传输延迟时间tpd：二、TTL与非门的电压传输特性及抗干扰能力1．电压传输特性曲线：Vo=f（Vi）ABCDE（1）输出高电平电压VOH——在正逻辑体制中代表逻辑“1”的输出电压。VOH的理论值为3.6V，产品规定输出高电压的最小值VOH（min）=2.4V。（2）输出低电平电压VOL——在正逻辑体制中代表逻辑“0”的

3、输出电压。VOL的理论值为0.3V，产品规定输出低电压的最大值VOL（max）=0.4V。（3）关门电平电压VOFF——是指输入低电压的最大值。在产品手册中常称为输入低电平电压，用VIL（max）表示。产品规定VIL（max）=0.8V。2．几个重要参数（4）开门电平电压VON——是指输入高电压的最小值。在产品手册中常称为输入高电平电压，用VIH（min）表示。产品规定VIH（min）=2V。（5）阈值电压Vth——电压传输特性的过渡区所对应的输入电压，即决定电路截止和导通的分界线，也是决定输出高、低电压的分界线。即Vi＜Vth，与非门关门，输出高电平；Vi＞Vth，与非门开门，输出低电平。

4、Vth又常被形象化地称为门槛电压。Vth的值为1.3V～1.４V。低电平噪声容限VNL＝VOFF-VOL（max）＝0.8V-0.4V＝0.4V高电平噪声容限VNH＝VOH（min）-VON＝2.4V-2.0V＝0.4VTTL门电路的输出高低电平不是一个值，而是一个范围。3．抗干扰能力同样，它的输入高低电平也有一个范围，即它的输入信号允许一定的容差，称为噪声容限。三、TTL与非门的带负载能力1．输入低电平电流IIL与输入高电平电流IIH(p116)（1）输入低电平电流IIL——是指当门电路的输入端接低电平时，从门电路输入端流出的电流。可以算出：产品规定IIL＜1.6mA。（2）输入高电平电流

5、IIH——是指当门电路的输入端接高电平时，流入输入端的电流。由于βi的值都远小于1，所以IIH的数值比较小，产品规定：IIH＜40uA。输入伏安特性曲线（见P116）倒置的放大状态：IIH=βiIB1，βi为倒置放大的电流放大系数。（1）灌电流负载——当驱动门输出低电平时，电流从负载门灌入驱动门。2．带负载能力(p116)当负载门的个数增加，灌电流增大，会使T3脱离饱和，输出低电平升高。因此，把允许灌入输出端的电流定义为输出低电平电流IOL，产品规定IOL=16mA。由此可得出:NOL称为输出低电平时的扇出系数。（2）拉电流负载——当驱动门输出高电平时，电流从驱动门拉出,流至负载门的输入端。

6、NOH称为输出高电平时的扇出系数。产品规定:IOH=0.4mA。由此可得出：拉电流增大时，RC4上的压降增大，会使输出高电平降低。因此，把允许拉出输出端的电流定义为输出高电平电流IOH。一般NOL≠NOH，常取两者中的较小值作为门电路的扇出系数，用NO表示。（输入负载特性P115）四、TTL与非门举例——74007400是一种典型的TTL与非门器件，内部含有4个2输入端与非门，共有14个引脚。引脚排列图如图所示。五、TTL门电路的其他类型1．非门2．或非门3．与或非门在工程实践中，有时需要将几个门的输出端并联使用，以实现与逻辑，称为线与。普通的TTL门电路不能进行线与。为此，专门生产了一种可

7、以进行线与的门电路——集电极开路门。4．集电极开路门（OC门）（1）实现线与。逻辑关系为:OC门主要有以下几方面的应用：（2）实现电平转换。如图示，可使输出高电平变为10V。（3）用做驱动器。如图是用来驱动发光二极管的电路。（1）当输出高电平时，RP不能太大。RP为最大值时要保证输出电压为VOH（min）。OC门进行线与时，外接上拉电阻RP的选择：得：VCC-VOH（min）=IIHRP（max）由：（2）当