1、2020 4 10 1 3三态输出门电路 TSL门 1TTL与非门 2集电极开路门 OC门 3 5其它类型TTL门电路 2020 4 10 2 1TTL与非门 1 TTL与非门的电路结构及工作原理 图2 4 21多发射极三极管 2020 4 10 3 图2 17三输入TTL与非门电路 a 电路 b 逻辑符号 2 1V 2020 4 10 4 三输入TTL与非门电路特性 输出与反相器相同 输入1 各输入端相同时 低电平与反相器相同高电平为反相器3倍2 各输入端不同时 低电平与反相器相同高电平比反相器略大 UB1降低 IIL VCC UBE1 uI R1 1 1mA 2020 4 10 5 复习反
2、相器的输入伏安特性 1 输入电流IIL当uI 0 2V时 输入电流IIL VCC UBE1 uI R1 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 反很小 约在0 01以下 所以IIH 反iB2IIH很小 约为40 A左右 2020 4 10 6 TTL或非门电路 AB同为低电平时 T2T2 同时截止 输出高电平输入 输出特性与反相器相同 2020 4 10 7 TTL与或非门 2020 4 10 8 TTL异或门 2020 4 10 9 2集电极开路门 OC门 为何要采用集电极开路门呢 推拉式输出电路结
3、构存在局限性 首先 输出端不能并联使用 若两个门的输出一高一低 当两个门的输出端并联以后 必然有很大的电流同时流过这两个门的输出级 而且电流的数值远远超过正常的工作电流 可能使门电路损坏 而且 输出端也呈现不高不低的电平 不能实现应有的逻辑功能 2020 4 10 10 图2 18推拉式输出级并联的情况 不高不低的电平 1 0 2020 4 10 11 其次 在采用推拉式输出级的门电路中 电源一经确定 通常规定为5V 输出的高电平也就固定了 不可能高于电源电压5V 因而无法满足对不同输出高电平的需要 集电极开路门 简称OC门 就是为克服以上局限性而设计的一种TTL门电路 2020 4 10 1
4、2 1 电路结构 输出级是集电极开路的 1 集电极开路门的电路结构 2 逻辑符号 用 表示集电极开路 图2 19集电极开路的TTL与非门 a 电路 b 逻辑符号 集电极开路 2020 4 10 13 3 工作原理 当VT3饱和 输出低电平UOL 0 3V 当VT3截止 由外接电源E通过外接上拉电阻提供高电平UOH E 因此 OC门电路必须外接电源和负载电阻 才能提供高电平输出信号 2020 4 10 14 1 OC门的输出端并联 实现线与功能 RL为外接负载电阻 图2 20OC门的输出端并联实现线与功能 2 OC门的应用举例 2020 4 10 15 图2 21用OC门实现电平转换的电路 2
5、用OC门实现电平转换 2020 4 10 16 计算OC门负载电阻最大值的工作状态 所有OC门同时截至输出为高电平 m为输入端个数 2020 4 10 17 计算OC门负载电阻最小值的工作状态 所有OC门只有一个导通 输出为低电平 m 为门电路个数 2020 4 10 18 例3 5 5的电路 2020 4 10 19 TTL与非门电路 2020 4 10 20 3三态输出门电路 TS门 三态门电路的输出有三种可能出现的状态 高电平 低电平 高阻 何为高阻状态 悬空 悬浮状态 又称为禁止状态 测电阻为 故称为高阻状态 测电压为0V 但不是接地 因为悬空 所以测其电流为0A 2020 4 10
6、21 1 电路结构 增加了控制输入端 Enable 1 三态门的电路结构 2 工作原理 2020 4 10 22 1 0 导通 1 0V 1 0V 截止 截止 悬空 2020 4 10 23 控制端高电平有效的三态门 2 逻辑符号 控制端低电平有效的三态门 用 表示输出为三态 2020 4 10 24 2 三态门的主要应用 实现总线传输 要求各门的控制端EN轮流为高电平 且在任何时刻只有一个门的控制端为高电平 图2 23用三态门实现总线传输 如有8个门 则8个EN端的波形应依次为高电平 如下页所示 2020 4 10 25 2020 4 10 26 用三态输出门实现数据的双向传输 2020 4
7、 10 27 VCC T5 T3 T2 Y 图3 2 22CT54H 74H系列与非门 T1 A B C T4 4其他系列TTL门电路 74H系列 改进 1 输出级采用达林顿结构 T3 T4复合管取代了原来的T3 提高了带拉电流负载的能力 加快了对电容负载的充电速度 2 所有电阻值几乎减小了一半 大大提高了三极管的开关速度 由于电阻值的减小 加大了电路的静态功耗 该系列与非门电路的电源平均电流约为74系列的两倍 2020 4 10 28 74S系列 74S系列采用了抗饱和电路 从而提高了工作速度 特点 1 T1 T2 T3 T5 T6均采用抗饱和三极管 抗饱和三极管是由双极型三极管和肖特基势垒
8、二极管组成的 通常用功耗和传输延迟时间的乘积 简称pd积 来评价门电路的性能优劣 74H与74的pd积相差不大 2020 4 10 29 肖特基势垒二极管 SBD 具有正向压降小 0 1 0 3V 和没有电荷存储作用 开关速度快的特点 将SBD并接在三极管的B和C电极之间 可避免三极管进入深饱和状态 大大提高了工作速度 特点 2 以T6 R3 R6有源网络代替了电阻R3 一方面为T5的基极提供了有源泄放回路 另一方面 使得电路具有较好的电压传输特性 提高了低电平输入时的抗干扰特性 2020 4 10 30 74S系列由于减小了电阻值及采用了抗饱和三极管 静态功耗有所增加 但pd积较74和74H有所改善 VCC T5 T3 T2 Y 图3 2 26CT54LS 74LS系列与非门 A B T4 R1 R2 R4 R3 R6 R5 T6 R7 D1 D2 D3 D4 74LS系列 特点 1 电阻值增大 R5由接地改为接输出端 使得功耗大大降低 2 将多发射极三极管改为SBD 此外还接入了D3 D4两个SBD 大大缩短了传输延迟时间 2020 4 10 31 表3 2 3TTL系列器件主要性能比较 74LS系列在功耗上有较大的减小 但平均延迟时间只比74系列略低 在四种系列的门电路中 74LS系列的pd积最小 2020 4 10 32 作业题 3 133 18
