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1、TTL晶体管晶体管-晶体管逻辑集成电路晶体管逻辑集成电路集集成成门门电电路路双极型双极型TTL(Transistor-TransistorLogicIntegratedCircuit,TTL)ECLNMOSCMOSPMOSMOSMOS型型（M Metal-etal-O Oxide-xide-S Semiconductoremiconductor，MOSMOS）MOS金属氧化物半导体场效应管集成电路金属氧化物半导体场效应管集成电路2.4TTL门电路门电路2.4.1TTL“与非与非”门电门电路路21.4TTL门电路门电路2.4.2三态输出三态输出“与非与非”门电路门电路*2.4.3集电极开路集电极
2、开路“与非与非”门电门电路路TTL与非门的内部结构与非门的内部结构+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABCT T1 1:多发射极晶体管多发射极晶体管NNP2.4.1TTL“与非与非”门电门电路路1.任一输入为低电平（任一输入为低电平（0.3V）时时“0”1V不足以让不足以让T2、T5导通导通三个三个PN结结导通需导通需2.1V+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABCT2、T5截止截止uouo=5-uR2-ube3-ube4 3.4V高电平！高电平！+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC“1”全导通全导通电位被嵌电位
3、被嵌在在2.1V全反偏全反偏 1V截止截止2.输入全为高电平（输入全为高电平（3.4V）时或输入全甩空时或输入全甩空T2、T5饱和饱和导通导通uo=0.3V输出低电平输出低电平输入甩空，相当于输入输入甩空，相当于输入“1”输入、输出的逻辑关系式：输入、输出的逻辑关系式：+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC与非门表示符号与非门表示符号逻辑表示式逻辑表示式&A AB BY YC CY=ABCY=ABCY=AY=AA AY Y（非门，反相器）非门，反相器）&A AB BY YY=ABY=AB1.电压传输特性电压传输特性TTLTTL与非门的特性和技术参数与非门的特性和技术
4、参数测试电路测试电路&+5Vuiu0u0(V)ui(V)123UOH(3.4V)UOL(0.3V)传输特性曲线传输特性曲线u0(V)ui(V)123UOH“1”UOL(0.3V)阈值阈值UT=1.4V理想的传输特性理想的传输特性输出高电平输出高电平输出低电平输出低电平2.输出高电平输出高电平UOH、输出低电平输出低电平UOLUOH 2.4VUOL 0.4V便认为合格。便认为合格。典型值典型值UOH=3.4VUOL 0.3V。阈值电压阈值电压UTuiUT时，认为时，认为ui是高电平。是高电平。UT=1.4V3.噪声容限电压噪声容限电压UNL和和UNH低低电平噪声容限电压：电平噪声容限电压：高电平
5、噪声容限电压：高电平噪声容限电压：v输入、输出负载特性输入、输出负载特性&？前后级之间电流的联系前后级之间电流的联系R1T1+5V前级输出为前级输出为高电平时高电平时前级前级后级后级反偏反偏前级流出前级流出电流电流IOH（拉电流）拉电流）+5VR4R2R5T3T4 1前级输出为前级输出为低电平时低电平时R1T1+5V前级前级后级后级流入前级的电流流入前级的电流IOL约约1.4mA(灌电流灌电流)+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1 0关于电流的技术参数关于电流的技术参数灌电流的计算灌电流的计算饱和饱和4.扇出系数扇出系数No 与门电路输出驱动同类门的个数与门电路输出驱动同类门的个数+5V
6、R4R2R5T3T4T1前级前级T1T1IiH1IiH3IiH2IOH前级输出为前级输出为高电平时高电平时例如：例如：1+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1前级前级IOLIiL1IiL2IiL3前级输出为前级输出为低电平时低电平时 0输出低电平时，流入前级的电流（灌电流）：输出低电平时，流入前级的电流（灌电流）：输出高电平时，前级流出的电流（拉电流）：输出高电平时，前级流出的电流（拉电流）：由于由于IOL、IOH的限制，每个门电路输出端所的限制，每个门电路输出端所带门电路的个数，称为扇出系数。带门电路的个数，称为扇出系数。IOH=N*IIHNOH=IOH/IIHIOL=N*IILNOL=
7、IOL/IIL一般与非门的扇出系数为一般与非门的扇出系数为10。扇出数扇出数 N NO O=min(N=min(NOLOL，N NOHOH)4.扇出系数扇出系数No输入端通过电阻输入端通过电阻R接地的情况接地的情况Rui输入端输入端“1”,“0”？+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC R较小时较小时R较小时，较小时，uiUT相当输入低电平相当输入低电平，所以，所以输出为高电平。输出为高电平。Rui+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC R增大增大Ruiui UT时，输入变高，时，输入变高，输出变低电平。输出变低电平。R临界临界=1.45
8、K Rui+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC 1.悬空的输入端相当于接高电平。悬空的输入端相当于接高电平。2.为了防止干扰，可将悬空的输入为了防止干扰，可将悬空的输入端接高电平。端接高电平。5.传输延迟时间传输延迟时间tuiotuoo50%50%tpdHLtpdLH平均传输时间平均传输时间6.输入高电平电流输入高电平电流IIH和输入低电平电流和输入低电平电流IIL输入低电平电流输入低电平电流IIL输输入入为为低低电电平平时时流流入入输入端的电流输入端的电流-1.4mA。输入高电平电流输入高电平电流IIH输输入入为为高高电电平平时时流流入入输入端的电流输入端的电流
9、几十几十A。7.7.功耗：功耗：8.延时延时功耗积：功耗积：有静态功耗和动态功耗，主要为静态功耗，用有静态功耗和动态功耗，主要为静态功耗，用PD表示表示。当输出为低电平时的功耗为当输出为低电平时的功耗为空载导通功耗空载导通功耗PON；当输出为高电平时的功耗为当输出为高电平时的功耗为截止功耗截止功耗POFF；PON总比总比POFF大。大。用用DP表示，单位为焦耳。表示，单位为焦耳。DP=tpdPD如：如：TTLTTL门电路芯片（门电路芯片（四四2 2输入与非门，输入与非门，型号型号7474LS00 LS00)地地GNDGND外形外形&14141313121211111010 9 9 8 8 1
10、1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7&管脚管脚电源电源V VCCCC（+5V+5V）9.TTL集成门电路的封装：集成门电路的封装：双列直插式双列直插式常用常用TTLTTL逻辑门电路逻辑门电路名称名称国际常用国际常用系列型号系列型号国产部标型号国产部标型号说明说明四四2 2输入与非门输入与非门7474LS00LS00T1000T1000四四2 2输入或门输入或门四四2 2异或门异或门四四2 2输入或非门输入或非门四四2 2输入与门输入与门双双4 4输入与非门输入与非门双双4 4输入与门输入与门六反相器六反相器8 8输入与非门输入与非门7474LS32LS327474LS02LS02
11、7474LS08LS087474LS86LS867474LS21LS217474LS20LS207474LS30LS307474LS04LS04T186T186T1008T1008T1086T1086T1021T1021T1002T1002一个组件内部一个组件内部有四个门，每有四个门，每个门有两个输个门有两个输入端一个输出入端一个输出端。端。一个组件内有一个组件内有两个门，每个两个门，每个门有门有4 4个输入端。个输入端。只一个门，只一个门，8 8个个输入端。输入端。有有6 6个反相器。个反相器。1.1.TTLTTL或非门或非门 2.4.6TTL或非或非门、集电极开路门门、集电极开路门（OC）
12、和三态门和三态门1截止截止全导通全导通若若A、B两输入端中两输入端中有一个为高电平，则有一个为高电平，则T2A或或T2B将饱和，导将饱和，导致致T3饱和，输出为低饱和，输出为低电平，实现了或非的电平，实现了或非的功能。功能。为什么需要为什么需要OC门？门？普通与非门输出不能普通与非门输出不能直接连在一起实现直接连在一起实现“线与线与”！2.集电极开路门（集电极开路门（OC门）门）集电极悬空集电极悬空无无T3,T4+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC T3T42.集电极开路门（集电极开路门（OC门）门）&符号符号！&！2.集电极开路门（集电极开路门（OC门）门）应用时输出端要接一上
13、拉负载电阻应用时输出端要接一上拉负载电阻RLRLUCC+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC 特点：（特点：（1）OC门可以实现门可以实现“线与线与”功能功能&UCCF1F2F3FF=F1F2F3RL输出级输出级 UCCRLT5T5T5 FF=F1F2F3?任一导通任一导通F=0UCCRLF1F2F3F 全部截止全部截止F=1F=F1F2F3?所以：所以：F=F1F2F3UCCRLF1F2F3F 特点：（特点：（2）可以直接驱动较大的电流负载）可以直接驱动较大的电流负载缺点：上拉电阻缺点：上拉电阻RP的取值受限，的取值受限，影响工作速度。影响工作速度。RP的选择：的选择：3.三态门
14、三态门（TSL)VCC使能使能控制控制端端电路的特点：输出电阻电路的特点：输出电阻较小的高、低电平状态较小的高、低电平状态外，还具有高输出电阻外，还具有高输出电阻的第三态。的第三态。0CS数据输入端数据输入端输出端输出端LAB1001011101110XX高阻高阻&ABF符号符号功能表功能表高电平起作用高电平起作用结论：电路的输出有高阻态、高电平结论：电路的输出有高阻态、高电平和低电平和低电平3种状态。种状态。3.三态门三态门（TSL)&ABF符号符号功能表功能表低电平起作用低电平起作用结论：电路的输出有高阻态、高电平结论：电路的输出有高阻态、高电平和低电平和低电平3种状态。种状态。3.三态门
15、三态门（TSL)E-控制控制端端+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5AB 3.三态门三态门（TSL)DE 101截止截止+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5AB 3.三态门三态门（TSL)DE 110导通导通截止截止截止截止高阻态高阻态+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5AB 3.三态门三态门（TSL)DE 1功能表功能表功能表功能表使能端使能端高电平高电平起作用起作用使能端使能端低电平低电平起作用起作用&ABF符号符号&ABF符号符号三态门主要作为三态门主要作为TTL电路与电路与总线总线间间的的接口电路接口电路用途：用途：E1、E2、E3轮流轮流接入高电平
16、，将接入高电平，将不同数据（不同数据（A、B、C）分时送至总）分时送至总线。线。E1E2E3公公用用总总线线 ABC&双向总线驱动器，又称收发器（双向总线驱动器，又称收发器（TransceiverTransceiver）11作多路开关：作多路开关：E=0时，门时，门G1使能，使能，G2禁止，禁止，Y；作多路开关：作多路开关：E=1时，门时，门G2使能，使能，G1禁止，禁止，Y；信号双向传输：信号双向传输：E=0时信号向右传送，时信号向右传送，B=；E=1时信号向左传送，时信号向左传送，A=。TTLTTL与非门的改进电路与非门的改进电路典型典型TTL10ns/10mWL系列系列TTL33ns/1
17、mWS系列系列TTL3ns/20mWAS系列系列TTL1.5ns/22mWH系列系列TTL6ns/22mWLS系列系列TTL5ns/2mWALS系列系列TTL4ns/1mW2.4.7改进型改进型TTL门电路门电路抗饱和抗饱和TTL电路是目前传输速电路是目前传输速度较高的一类度较高的一类TTL电路。采用电路。采用肖特基势垒二极管肖特基势垒二极管SBD钳位方钳位方法来达到抗饱和的效果。法来达到抗饱和的效果。势垒二极管的特点：势垒二极管的特点：1)具有单向导电性；具有单向导电性；2)导通阈值电压很低，约为导通阈值电压很低，约为0.4V0.5V；3)导电机构是多数载流子，因导电机构是多数载流子，因而存
18、储电荷很小。而存储电荷很小。抗饱和抗饱和TTL电路的特点：电路的特点：1)二极管二极管D被复合管所被复合管所2)代替，从而减小了电代替，从而减小了电3)路对负载电容的充路对负载电容的充电电4)时间；时间；2)电路输入端所加的电路输入端所加的SBDDa和和Db用来减用来减少由门电路之间的连线少由门电路之间的连线而引起的杂散信号；而引起的杂散信号；3)采用有源非线性电阻，提高了开关的速度。采用有源非线性电阻，提高了开关的速度。Y=AB=AB其它门的实现其它门的实现与门与门Y=A+B=A+B其它门的实现其它门的实现或门或门其它门的实现其它门的实现异或门异或门TTLTTL集成门电路使用注意事项集成门电路使用注意事项在在使用使用TTL集成门电路时，应注意以下事项：集成门电路时，应注意以下事项：（1）电源电压（）电源电压（UCC)应满足在标准值应满足在标准值5V10的范围内。的范围内。（2）TTL电路的输出所接负载，不能电路的输出所接负载，不能超过规超过规定的扇出系数。定的扇出系数。（3）注意）注意TTL门多余输入端的处理方法。门多余输入端的处理方法。end