皿痛嘯林m逻辑门电路 TTL与非门的基本组成与外特性 (一)典型TTL与非门电路 输入级 中间级起倒 输出级 极电阻R1组 由V3、V R 8.2kQ B、C的与12同时输出两B和V B DI 相反的信号,分 抑制输入端 和V V3和4构 5° B vd」号输入时 负极性干护 Rbe和成复合管, R二极管导通 源泄放电路, C与V构成推 本本本50V上,这不管开关时间,从 拉式输出结 DI D3 扰,对还精J度。负载能 输入级中间倒相级输出级 STTL系列与非门电路 EXIT
EXIT 逻辑门电路 A B C V1 V2 V3 V4 V5 V6 VD1VD2VD3 R1 R2 R4 R5 RB RC B1 C1 C2 E2 Y VCC +5V 输入级 中间倒相级 输出级 STTL系列与非门电路 逻辑符号 8.2 k 900 50 3.5 k 500 250 V1 V2 V3 V5 V6 一、TTL 与非门的基本组成与外特性 (一)典型TTL 与非门电路 除V4外，采 用了抗饱和三极 管，用以提高门 电路工作速度。 V4不会工作于饱 和状态，因此用 普通三极管。 输入级主要由多发射极管V1 和基 极电阻 R1 组成，用以实现输入变量 A、 B、C 的与运算。 VD1 ~ VD3 为输入钳位二极管，用以 抑制输入端出现的负极性干扰。正常信 号输入时，VD1 ~ VD3不工作，当输入的 负极性干扰电压大于二极管导通电压时， 二极管导通，输入端负电压被钳在-0.7 V上，这不但抑制了输入端的负极性干 扰，对 V1 还有保护作用。 中间级起倒相放大作 用，V2 集电极 C2 和发射极 E2 同时输出两个逻辑电平 相反的信号，分别驱动V3 和 V5。 RB、RC 和 V6 构成有 源泄放电路，用以减小V5 管开关时间，从而提高门 电路工作速度。 输出级 由 V3、V4、 R4、R5和V5 组成。其中 V3 和 V4 构 成复合管， 与 V5 构成推 拉式输出结 构，提高了 负载能力
皿痛嘯林m逻辑门电路 二)TTL与非门的工作原理 输入端有一个或数个为 CC 低电平时,输出高电平。 R,+3V 50Q 输入低电平端对应的发射结 8.2Q 90Q 导通,uB1=0,7V+0.3V=1V 深度 5V V微饱和 V管其他发射结因反偏而截、0Y4。和为减止1 放大 8这时v2Vs截止。V2截止 3.6VB 35C 36ⅴC 使v1集电极等效电阻很大,使 V截止 V1深度饱和 太太 BI BI(sat)) D1"D3 2截止使uc2≈Vc=5V, 3微饱和,V4放大工作。 输入级中间倒相级输出级 uy=5V-0.7V-0.7V=36V 电路输出为高电平 ST系列与非门电路 w 因此,输入有低电平时,输出为高电平。<DEm
EXIT 逻辑门电路 VD1 ~ VD3 在正常信号输 入时不工作，因此下面的分 析中不予考虑。RB、RC 和 V6 所构成的有源泄放电路的 作用是提高开关速度，它们 不影响与非门的逻辑功能， 因此下面的工作原理分析中 也不予考虑。 8.2k 因为抗饱和三极管 V1 的集电结导通电压为 0.4 V， 而 V2、V5 发射结导通电压 为 0.7 V，因此要使V1 集电 结和 V2、V5 发射结导通， 必须 uB1 ≥ 1.8 V。 0.3 V 3.6 V 3.6 V • 输入端有一个或数个为 低电平时，输出高电平。 输入低电平端对应的发射结 导通，uB1= 0.7 V + 0.3 V = 1 V V1管其他发射结因反偏而截止。 1 V 这时 V2、V5 截止。V2 截止 使 V1 集电极等效电阻很大，使 IB1 >> IB1(sat) ，V1 深度饱和。 V2 截止使 uC2 VCC = 5 V， 5 V 因此，输入有低电平时，输出为高电平。 截止 截止 深度 饱和 V3 微饱和，V4 放大工作。 uY = 5V - 0.7 V- 0.7 V = 3.6 V 电路输出为高电平。 微饱和 放大 (二)TTL 与非门的工作原理
皿痛嘯林m逻辑门电路 2.TTL与非门的工作原理 ●输入均为高电平时,输出低电平 CC R +5V CC 经R1使V1集电结和 R|2 50Q 5发射结导通,使uB1=18V。 28k 900Q2 因此,V1发射结反偏而集电极 1.8V B C V导通 正偏,称处于倒置放大状态。 倒置放大 V截止 这时V2、Ⅴ5饱和。 3.6VA V饱和R0.3y 3.6VB .koI UC2=UCE2(sat+ uBE5 3.6VC 0.3+0.7V=1V 深饱和 使Ⅴ3导通,而V4截止 太太 4截止使ⅴ5的等效集电极 D1"D3 电阻很大,使l3>B53m,因 此Ⅴ5深度饱和 恰λ绍中间磁相虫 Y CE5(sat) ≈0.3V 注意 TTL电路输入端悬 输出为低电平 空时相当于输入高电平 因此,输入均为高电平时,输出为低电平。N<EXm
EXIT 逻辑门电路 综上所述,该电路实现了与非逻辑功能,即Y = ABC 3.6 V 3.6 V 3.6 V 因此，V1 发射结反偏而集电极 正偏，称处于倒置放大状态。 1.8 V 这时 V2、V5 饱和。 uC2 = UCE2(sat) + uBE5 = 0.3 V + 0.7 V = 1 V 使 V3 导通，而 V4 截止。 1 V uY = UCE5(sat) 0.3 V 输出为低电平 因此，输入均为高电平时，输出为低电平。 0.3 V V4 截止使 V5 的等效集电极 电阻很大，使IB5 >> IB5(sat) ，因 此 V5 深度饱和。 倒置放大 饱 和 饱和 截止 导通 TTL 电路输入端悬 空时相当于输入高电平。 • 输入均为高电平时，输出低电平 VCC 经 R1 使 V1 集电结和 V2、 V5 发射结导通，使uB1 = 1.8 V。 深 注意 2. TTL与非门的工作原理
皿痛嘯林m逻辑门电路 (三)TTL与非门的外特性及主要参数 电压传输特性和噪声容限 截止区:与非门 A UoB 处于关门状态 接c或空{(且&L 3.6 3.0 转折区 22 2.0 1.0 C UOL D 0.3 0 L 电压传输特性测试电路STTL与非门电压`特性曲线 饱和区:与非门 处于开门状态。 EXIT
EXIT 逻辑门电路 电压传输特性测试电路 0 uO/V uI /V 0.3 1.0 2.0 3.0 3.6 1.0 2.0 A C D UOH B UOL STTL与非门电压传输特性曲线 (三) TTL 与非门的外特性及主要参数 1. 电压传输特性和噪声容限 输出电压随输入电压变化的特性 uI 较小时工作于AB 段， 这时 V2、V5 截止，V3、 V4 导通，输出恒为高电平， UOH 3.6V，称与非门工 作在截止区或处于关门状 态。 uI 较大时工作于BC 段，这时V2、V5 工作于 放大区， uI 的微小增大 引起 uO 急剧下降，称与 非门工作在转折区。 uI 很大时工作于CD 段， 这时 V2、V5 饱和，输出恒为 低电平，UOL 0.3V，称与非 门工作在饱和区或处于开门状 电压传输特性测试电路 态。 0 uO/V uI /V 0.3 1.0 2.0 3.0 3.6 1.0 2.0 A C D UOH B UOL STTL与非门电压传输特性曲线 饱和区：与非门 处于开门状态。 截止区：与非门 处于关门状态。 转折区
皿痛嘯林ma逻辑门电路 e标准高电平UsH 当uo≥U5H时,则认为输出 AUOHB 高电平,通常取UsH=3V。 3.6 L 5 e标准低电平UsL 当uo≤Us时,则认为输出低 2.0 电平,通常取Ut=0.3V 1.0 Us=0.3v C UOL D ③关门电平U OFF 子保证输出不小于标准高电平Usm TTH 2.0 文时,允许的输入低电平的最大值 申厂专输特性曲线 積e开门电平UoN 保证输出不高于标准低电平U 近似分析时认为: 时,允许的输入高电平的最小值。 1>Um,则与非门开通, ③阈值电压U 输出低电平Uo; 1<Um,则与非门关闭, 转折区中点对应的输入电压, 输出高电平UoH 又称门槛电平。 EXIT
EXIT 逻辑门电路 下面介绍与电压传输特 性有关的主要参数： 有关参数 0 uO/V uI /V 0.3 1.0 2.0 3.0 3.6 1.0 2.0 A C D UOHB UOL 电压传输特性曲线 标准高电平USH 当 uO ≥ USH 时，则认为输出 高电平，通常取USH = 3 V。 标准低电平USL 当 uO ≤ USL 时，则认为输出低 电平，通常取USL = 0.3 V。 关门电平 UOFF 保证输出不小于标准高电平USH 时,允许的输入低电平的最大值。 开门电平 UON 保证输出不高于标准低电平USL 时,允许的输入高电平的最小值。 阈值电压 UTH 转折区中点对应的输入电压， 又称门槛电平。 USH = 3V USL= 0.3V UOFF UTHUON 近似分析时认为： uI > UTH，则与非门开通， 输出低电平UOL； uI < UTH，则与非门关闭， 输出高电平UOH