1、2 2 3改进型TTL与非门 简介 1 有源泄放TTL与非门上面介绍的TTL与非门的典型电路开关速度比较低 为进一步提高开关速度 实际应用的TTL与非门电路是在上述电路的基础上引入了一个 有源泄放回路 如图2 2 13所示 图2 2 13有源泄放TTL与非门 有源泄放回路在转换过程中提高开关速度的原因是它的等效电阻是可变的 在输入由低电平全部变为高电平的瞬间 有源泄放回路AB两端呈现高阻抗 使V5迅速饱和 缩短了开启时间tON 在输入由高电平变为低电平的瞬间 有源泄放回路AB两端呈现低阻抗 使V5加快截止 缩短了关闭时间tOFF 分析略 另外 有源泄放回路还能提高电路的抗干扰能力 使低电平噪声
2、容限达1V左右 改善了电压传输特性 有源泄放TTL与非门的电压传输特性接近于图2 2 5的理想特性 2 抗饱和TTL与非门尽管有源泄放TTL与非门的开关速度比典型电路要高 但它的速度仍然不够理想 原因是当三极管工作在饱和及深饱和状态后 其开关时间无法缩短 影响了门电路的传输速度 为此 提出了抗饱和 抵抗三极管的 过饱和 电路 抗饱和电路是在三极管的c结上并联了一个肖特基势垒二极管 SchottkyBarrierDiode 简称SBD 如图2 2 14 a 所示 图2 2 14 B 是它的电路符号 SBD是一种金属 半导体二极管 例如 铝 硅二极管 它的正向导通电压为0 4V 0 5V 比一般硅
3、管的正向导通电压0 6V 0 7V低0 2V 这样 当三极管的c结进入正偏后 SBD首先导通 c结的正偏电压被钳在0 4V 0 5V 使三极管不会进入深饱和 而只能工作在微饱和状态 从而大大提高了门电路的工作速度 当有源泄放TTL电路中的V1 V2 V5都采用SBD钳位时 如图2 2 15所示 就会收到明显的抗饱和效果 这种抗饱和TTL 简称 STTL 图2 2 14抗饱和三极管 a 并接SBD的三极管 B 电路符号 图2 2 15抗饱和TTL电路 2 2 4OC门及三态门1 OC门在实际使用时 有时需要将多个与非门的输出端直接相连 来实现 与 的功能 例如 在图3 2 16中 当F1或F2中
4、有一个为0时 F 0 有0出0 当F1 F2 1时 F 1 全1出1 可见 这种用 线 连接成 与 的方式称为 线与 WiredAND 图中所用的门就是OC门 线与 可以节省门数 减少门的级数 例如 在上例中 如果采用一般的TTL与非门 则需要三级四个门 逻辑图留请读者画 图2 2 16 必须指出的是 并不是所有形式的与非门都能接成 线与 电路 例如 一般的TTL与非门 由于采用了推拉式输出电路 无论是输出高电平还是低电平 输出电阻都比较低 只有几至几十 如果将两个输出端直接相连 当一个门的输出为高电平 另一个门输出为低电平时 则会形成一条自 UCC到地的低阻通路 会有一股很大的电流从截止门的
5、V4管灌入到导通门的V5管 如图2 2 17所示 这个大电流不仅会使导通门的输出低电平抬高 而且还可能因功耗太大而损坏两个门的输出管 这是不允许的 为了克服一般TTL门不能直接相连的缺点 提出了OC门 图2 2 17两个TTL门输出端相连 图2 2 18OC门结构 图2 2 19OC门符号 OC门是用外接电阻RL来代替V3 V4复合管组成的有源负载 当n个OC门相连时 可共用一个外接负载电阻RL 如图2 2 20所示 只要RL选择得恰当 就不会在 UCC和地之间形成低阻通路 RL的取值原则是 应保证输出高电平UOH 2 7V 输出低电平UOL 0 35V 综上所述 1 OC门在使用时输出端与电
6、源UCC之间必须外接一个负载电阻RL 2 当OC门输出端并联时 能实现 线与 功能 图2 2 20n个OC门 线与 2 三态门三态门就是输出有三种状态的与非门 TristateLogicGate 简称TSL门 它与一般TTL与非门的不同点是 1 输出端除了有高电平 低电平两种状态外 还增加了一个 高阻态 或称 禁止态 2 输入级多了一个 控制端 或称 使能端 E TSL门的一种电路结构如图2 2 21 a 所示 图2 2 21 B 是它的符号 它的工作原理为 图2 2 21一种形式的三态门 a 电路 B 符号 1 当E 1时 与非门处于正常工作状态 2 当E 0时 例如 UE 0 3V 则V1
7、的Ub1 1V V2 V5截止 同时因为Ub3被钳位在Ub3 Ue Ud 0 3 0 7 1V 所以V4也截止 这时从输出端看进去 电路处于高阻态 相当于开路 这种门的真值表如表2 2 1所示 此外 还有一种TSL门 如图2 2 22 a 所示 控制端为低电平有效 即接低电平时 与非门处于工作状态 其符号如图2 2 22 B 所示 真值表如表2 2 2所示 在使用时请认清 表2 2 1一种TSL门的真值表 图2 2 22另一种形式的三态门 a 电路 B 符号 三态门主要应用在数字系统的总线结构中 当多个门利用一条总线来传输信息时 每一时刻只允许一个门处于工作状态 其余的门不应影响总线的信息 均
8、应处于高阻态 相当于与总线脱开 例如 在图2 2 23中 将三个TSL门的输出连接到同一根总线上 如果令E1 E2 E3轮流接高电平1 那么D1 D2 D3 D4 D5 D6这三组数据就会轮流地按与非关系送到总线上 这样就可以用同一根总线轮流地把三组数据输送出去了 当某一个门处于高阻态时 就相当于此门的输出端与总线断开 使总线不受此门的影响 表2 2 2另一种TSL门的真值表 图2 2 24是用TSL门来实现数据的双向传输的 具体为 当E 1时 G1工作 G2高阻态 信号由A传输到B 当E 0时 G2工作 G1高阻态 信号由B传输到A 改变控制器E的电平 就可控制信号的传输方向 如果A为主机
9、B为外部设备 则通过一根导线 既可由A向B输出数据 又可由B向A输入数据 互相不干扰 三态门除了作三态与非门外 还可用作三态反相器或缓冲器 它也是数字系统中的一种重要的接口电路 图2 2 23用TSL门接成总线结构 图2 2 24用TSL门实现数据的双向传输 2 3ECL电路及I2L电路的特点 本节对ECL I2L电路的结构及工作原理不作介绍 请读者参阅有关教材 1 射极耦合逻辑电路 简称ECL ECL电路的管子工作在非饱和状态 它的主要特点是 速度高 带负载能力强 逻辑功能强 可以实现线或 在大型高速计算机中 ECL得到广泛的应用 缺点是 功耗大 抗干扰能力差 2 集成注入逻辑电路 IntegratedInjectionLogic简称I2L I2L电路的主要特点是 电路简单 集成度高 功耗低 能在低电压 小电流下工作 特别适合制作大规模数字集成电路 I2L电路广泛应用于单片微处理器 大规模逻辑阵列 电子手表 等微型数字系统中 缺点是 工作速度低 抗干扰能力差 为克服这些缺点 目前已出现了肖特基I2L电路
