TTL集成门电路
TTL集成门电路
TTL集成门电路⼀、TTL集成门电路的结构1.总体结构所谓TTL就是transistor transistor logic，就是说是由晶体管和晶体管之间构成电路。
2. TTL集成门电路典型输⼊级形式1）⼆极管与门输⼊2）⼆极管或门输⼊3）单发射级输⼊跟随输⼊的同相关系钳位⼆极管VD：左下⾓并有⼆极管，既抑制输⼊端可能出现的负极性⼲扰脉冲，⼜可以防⽌输⼊电压为负时，VT的发射极电流过⼤，起保护作⽤。
电路中经常有⼲扰信号，当A端出现了⼀个⽐较⼤的负极性脉冲的⼲扰信号，假设有-20V，那么压降Vcc-(-20V)就有25V了，晶体管的发射结会烧坏。
然鹅并联⼆极管之后，由于⼆极管电阻很⼩会迅速导通，将A点电压钳位在-0.7V.4）多发射级输⼊3. TTL集成门电路典型中间级形式1）单变量分相器三极管基极输⼊，发射极和集电极作为输出。
A=0.3V，三极管截⽌，F1=Vcc=12V，F2=0V.A=3.0V，三极管导通，F2=3.0-0.7=2.3V；F1-F2范围是0.1~0.3V，F1是2.4~2.6V.F1称为反相输出端，F2称为同相输出端。
2）两个变量相或的分相器两个三极管的基极分别作为输⼊，发射极相连，集电极相连作为两个输出3）多个变量相或的分相器4. TTL集成门电路典型输出级形式1）图腾柱输出电路A’为⾼电平，A为低电平，VT1导通，VT2截⽌，Vo=A'-0.7-0.7为⾼电平；A 为⾼电平，A'为低电平，VT2导通，饱和导通，VT1截⽌，Vo是ce间压降，约为0.1~0.3V，为低电平；所以结论就是 —— 输出和A'（前提：A’是上⾯的变量）⼀致。
VD这个⼆极管作⽤，使得VT1⾄少要1.4V才能导通，保证了只有⼀管导通的可靠性，在下⾯TTL⾮门（反相器）那⾥还有说明。
2）图腾柱和复合管输出电路3）集电极开路（OC）门输出电路4）三态（TS）门输出电路⼆、⼏种典型的TTL集成复合门电路1. TTL⾮门（反相器）分析：由上⾯单个的分析（翻到上⾯回忆⼀下.......），输⼊级是跟随的，A是低电平，集电极输出低电平A；A是⾼电平，集电极输出⾼电平A。
集成TTL门电路实验报告
集成TTL门电路实验报告1. 实验目的本实验旨在通过搭建和测试集成TTL门电路，加深对数字电路和集成电路工作原理的理解，并掌握实验仪器的操作。
2. 实验器材和材料•集成TTL门电路芯片（例如74LS00）•面包板•连接线•电路原件（例如电阻、电容等）•逻辑分析仪3. 实验原理集成TTL门电路是一种常用的数字电路，由多个晶体管和其他电子元件组成。
本实验将使用74LS00芯片，该芯片包含4个与非门，每个与非门有两个输入端（A和B）和一个输出端（Y）。
与非门的输出是输入端A和输入端B的逻辑“非”运算结果。
具体而言，当输入A和输入B都为低电平（0）时，输出Y为高电平（1）；否则，输出Y为低电平（0）。
4. 实验步骤步骤1: 连接集成TTL芯片将74LS00芯片插入面包板中，确保芯片的引脚对齐面包板的电气网格。
使用连接线将芯片的引脚与其他电路元件连接起来。
步骤2: 连接输入信号将输入信号接入与非门的输入端A和输入端B。
可以使用电压源模拟输入信号，或者通过开关来实现高低电平切换。
步骤3: 连接输出信号将与非门的输出端Y连接到逻辑分析仪或示波器上，以观察输出信号变化。
步骤4: 调试和观察通过改变输入信号的状态，观察与非门的输出信号变化。
记录每种输入组合下的输出结果，并进行观察和分析。
步骤5: 实验结果分析根据实验记录和观察结果，可以总结与非门的逻辑运算规律。
例如，当输入A 和输入B都为低电平时，输出Y为高电平；否则，输出Y为低电平。
5. 实验注意事项•在进行实验前，应确保实验仪器和电路连接正确，以避免损坏设备或导致不准确的实验结果。
•实验过程中应注意使用正确的电压和电流，以保护电路元件和设备。
•实验结束后，应将实验仪器和电路拆除，保持实验室的整洁和安全。
6. 实验结论通过本次实验，我们成功搭建了集成TTL门电路，并观察并分析了与非门的逻辑运算规律。
实验结果表明，与非门可以实现输入信号的逻辑“非”运算。
实验的成功完成加深了我们对数字电路和集成电路工作原理的理解，并提升了我们对实验仪器操作的熟练程度。
集成门电路应用注意事项
图2-41 接上拉阻作为接口电路
图2-42 采用电平移动电路作为接口电路
四、需要注意的其他事项
（1）信号干扰问题 通常集成电路共用同一理想直流电源，但实际的电源一般由稳压电路供电，因
此具有一定的内阻抗。当数字电路在高低状态之间交替变换时，会产生较大的脉冲 电流或尖峰电流，当它流经公共地域时，必然会产生相互干扰，甚至使逻辑功能发 生错乱。为了防止干扰，一般要在电源和地之间接入去耦合滤波电容。如在电源与 地间接10~100 mF的大电容器，每隔6~8个门接高频滤波电容0.01~0.1 mF。 （2）设计和安装工艺
对于TTL电路，多余的输入端允许悬空。悬空时，该端的逻辑输入状态一般都 作为高电平“1”对待。但是最好不要悬空，这样容易受干扰，有时还会造成电路 误动作。
对多余输入端的处理以不改变逻辑关系及稳定可靠性为前提，要根据实际需要 做适当处理。一种方法是将多余的输入端并联起来使用；另一种方法可根据逻辑关 系的要求接地或接高电平。
如果CMOS门电路的输出接有大电容负载，流过输出管的冲击电流较大，易造 成电路失效。为此，必须在输出端与负载电容间串联一限流电阻，将瞬态冲击电流 限制在10mA以下。
此外，CMOS电路接电源时极性不能接反；在实验或调试时，开始先接电源后 再接通信号源，结束时先关信号源后断电源。
二、CMOS门电路的使用注意事项
二、CMOS门电路的使用注意事项
（1）电源电压范围： 4000系列电源电压为3~15V，最大不超过18V；HC系列电源电压为2~6V；
HCT系列电源电压为4.5~5.5V，最大不超过7V。 CMOS电路要求输入信号的幅度满足USS≤uI≤UDD。当CMOS电路输入端施加
的电压过高(大于电源电压)或过低(小于0V)，或者电源电压突然变化时，电路电流 可能会迅速增大，烧坏器件，这种现象称为可控硅效应，在使用时要注意采取措施 预防可控硅效应发生。
详解TTL电路
详解TTL门电路一、什么是TTL门电路TTL是一种集成电路，通过使用双极性晶体管组合来做到具有驱动能力的逻辑输出。
TTL最重要的特性是门的输入在未连接时将为逻辑高电平。
在硬件电路中，会用到逻辑门这样的数字器件，对于这样的数字器件，从内部工艺结构来份的话主要有两个大的分支：一个是晶体管构成的，另一个是场效应管构成的。
而晶体管构成的门电路，被称为TTL门电路。
二、TTL电路工作原理TTL门电路也分很多种，比如说非门、与非门、或非门、与或非门以及OC输出的与非门。
虽然种类多，但是基本的工作原理都是类似的。
以常用的与非门电路为例对其工作原理进行介绍。
图1非门的TTL电路从图1中可以看出非门电路是由Q1输入级、Q2中间级以及Q3、Q4输出级组成。
1、输入级：Q1从结构上把它看成由二极管构成的，两个二极管的P结背靠背，N结分别连接输入和Q2的基极。
2、中间级：由三极管Q2和电阻R2、R4组成。
在电路的开通过程中利用Q2的放大作用，为输出管Q3和Q4提供较大的基极电流，加速了输出管的导通。
所以，中间级的作用是提高输出管的开通速度，改善电路的性能。
3、输出级：由三极管Q3、Q4、二极管D1和电阻R3组成。
从图中可以看出，输出级由三极管Q4实现逻辑非的运算。
但在输出级电路中用三极管Q3、二极管D1和R3组成的有源负载来使输出级具有较强的负载能力。
其中D1可以起到三极管be反向击穿的保护作用。
工作原理：1、当输入端Input为逻辑低电平时，电流流经R1至Input，Q1晶体管导通，此时Vb(Q2)的电压小于Vbe导通电压0.7V，Q2晶体管截止。
此时由于R2与R4的存在，使Q3导通、Q4截止，在Out上输出高电平。
由图1中输出结构可知，此时输出高电平电压将为：Vout=Vcc−Vce−V D1≈Vcc-1V。
2、当输入端Input为逻辑高电平时，Q1晶体管截止，此时电流流经R1和Q1的PN结，流向Q2的基极，Q2晶体管导通。
TTL集成逻辑门电路组成及特性
TTL集成逻辑门电路组成及特性数字电路中，最基本的逻辑门可归结为与门、或门和非门。
实际应用时，它们可以独立使用，但用的更多的是经过逻辑组合组成的复合门电路。
目前广泛使用的门电路有TTL门电路和CMOS门电路。
TTL集成逻辑门电路的工作特点是工作速度高、输出幅度较大、种类多、不易损坏，以TTL反相器为例，来了解一下TTL电路的组成、特性、参数及使用规则。
1．TTL反相器的电路结构和工作原理反相器是TTL门电路中电路结构最简单的一种。
图6.16所示为74系列TTL反相器的典型电路。
该类型电路的输入端和输出端均为晶体管结构，所以称做晶体管—晶体管逻辑电路，简称TTL电路。
该图电路由3部分组成，VT1、R1和VD1组成输入级，VT2、R2和R3组成倒相级，VT3、VT4、VD2和R4组成输出级。
图6.16反相器电路设电源电压U DD=5V，输入信号的高、低电平分别为U IH=3V，U IL=0.3V，并认为二极管正向压降为0.7V。
由图6.17可见，当U I=U IL时，VT1的发射结必然导通，导通后VT1的基极电位U B1被钳在1V。
因此，VT2、VT3不导通。
VT2截止后U C2为高电平，VT4导通，U O=5－U R2－0.7－0.7≈3.6V，输出为高电平U OH。
当U I=U IH时，如果不考虑VT2的存在，则应有U B1=U IH+0.7=3.7V。
显然，在VT2和VT3存在的情况下，VT2和VT4必然饱和导通。
此时，U B1便被钳在了2.1V左右。
VT2和VT3饱和导通使U C2降为1V，导致V T4截止，U O=0.3V，输出变为低电平U OL。
可见输出和输入之间是反相关系，即Y=A。
输出级的工作特点是在稳定状态下VT4和VT3总是一个导通而另一个截止，这就有效地降低了输出级的静态功耗并提高了驱动负载的能力。
通常把这种形式的电路称为推拉式电路或图腾柱输出电路。
为确保饱VT 3和导通时VT 4可靠地截止，又在VT 4的发射极下面串进了二极管VD 2。
第13讲 TTL集成逻辑门电路
逻辑门电路
2) 阈值电压、关门电平、开门电平和输入信号噪声容限
(1) 阈值电压UTH。电压传输特性的转折区所对应的输入 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。 UTH=1.4 V。当ui≥UTH时，就认为与非门饱和，输出低电 平；当ui＜UTH时，就认为与非门截止，输出为高电平。UTH 又常被形象化地称为门槛电压。UTH的值为1.3～1.4 V。
74TTL系列集成门电路
1. TTL数字集成电路的国际标准化系列产品 (1) 74系列。 (2) 74H系列。 (3) 74S系列。
(4) 74LS系列。
(5) 74ALS系列。 (6) 74AS系列。
(7) 74F系列。
35
第 2章
逻辑门电路
36
第 2章
逻辑门电路
37
第 2章
逻辑门电路
2. TTL与非门的外特性及有关参数
第 2章
逻辑门电路
2.2.1
TTL与非门
1. 电路结构 图2.9(a)所示为CT74系列TTL与非门的典型电路。图中 V1、R1、VD1、VD2组成输入级，V2、R2、R3组成倒相级，V3、 V4、VD3和R4组成输出级。V1是多发射极三极管，它的基区
和集电区是共用的，而在P型的基区上加了两个(或多个)高掺
值的90%的前提下，允许叠加在输入高电平的最大噪声电压 称为低电平噪声容限UNL。由图2.26可知
UNL=UOFF－UIL
当UOFF=1.1 V、UIL=0.3 V时，UNH=0.8 V。
(2-10)
在保证输出为低电平的前提下，所允许叠加在输入高电 平上的最大噪声电压称为高电平噪声容限UNH。由图2.26可 知
要正确地选择和使用门电路，必须掌握它的外部特性及 反映门电路性能的有关参数。 1) 电压传输特性及有关参数 电压传输特性是指门电路输出电压uo随输入电压ui变化
ttl集成门电路实验报告
ttl集成门电路实验报告第一部分介绍一、实验目的本次实验介绍如何在 TTL集成门电路中实现逻辑功能；熟悉TTL 集成门电路、掌握其特性与应用；二、实验内容1、实验仪器及元件实验仪器：电子仪表箱、多用测试电阻、示波器、波形发生器；探测仪器：示波器、波形发生器；元件：TTL集成门电路（AND、OR、NOT）。
2、实验环境本次实验采用室内实验室的平面布局，实验室设备齐全，实验室环境温暖，实验室室外的噪声不会影响实验效果。
第二部分实验步骤第一步：准备实验所需要的仪器和元件1、首先，将电源开关拨到“ON”位置，将电子仪表箱的检测开关拨到“OFF”位置；2、然后，将TTL集成门电路放入电子仪表箱，并将多用测试电阻安装在电子仪表箱上；3、接着，将示波器与波形发生器依照实验指导书的要求连接起来。
第二步：实验仪表的调整1、调整仪表的输出电压，将示波器的电压值调节至0.5V；2、调整仪表的输出频率，将波形发生器的频率调节至2Hz；3、调整仪表的输出波形，将波形发生器的波形调节至直流正弦波；4、调整仪表的偏置电流，将电子仪表箱的偏置电流调节至0mA。
第三步：实验过程1、启动实验，检查各仪表及元件的调整情况，确认正确无误；2、接着，连接TTL集成门电路，将其与检测仪器连接起来；3、然后，测试TTL集成门电路的输入输出特性，并比较实验结果；4、最后，将实验结果记录下来，并对其进行评价。
第三部分结论通过本次实验，我们学习了TTL集成门电路的介绍、特性及应用，运用TTL集成门电路实现了逻辑功能，实验结果与理论值相符，由此可见，TTL集成门电路在实验室中是一种有效的逻辑运算元件，具有可靠性和可靠性。
ttl集成门电路实验报告
ttl集成门电路实验报告TTL集成门电路实验报告引言：TTL（Transistor-Transistor Logic）是一种常见的数字逻辑家族，广泛应用于数字电路的设计和实现中。
本文将介绍TTL集成门电路的实验结果及分析。
一、实验目的本实验的目的是通过实际搭建TTL集成门电路，了解其工作原理，掌握数字电路的基本设计和实现方法。
二、实验材料与仪器1. TTL集成门电路芯片（如SN7400）2. 电路板3. 连接线4. 示波器5. 电源三、实验步骤1. 将TTL芯片插入电路板上的对应插槽中，确保插入正确。
2. 使用连接线将芯片与其他元件连接起来，按照电路图进行连线。
3. 将示波器连接到电路的输出端，用于观察信号波形。
4. 将电源连接到电路板上，调整电源电压为合适的数值。
5. 打开电源，观察示波器上的信号波形，记录实验结果。
四、实验结果与分析在本实验中，我们搭建了一个基本的TTL集成门电路，并观察了其输出信号波形。
通过实验，我们得到了以下结果：1. 与门（AND Gate）电路实验结果：输入A | 输入B | 输出0 | 0 | 00 | 1 | 01 | 0 | 01 | 1 | 1从实验结果可以看出，与门的输出信号只有在两个输入信号同时为1时才为1，否则为0。
2. 或门（OR Gate）电路实验结果：输入A | 输入B | 输出0 | 0 | 00 | 1 | 11 | 0 | 11 | 1 | 1与门的输出信号只有在至少一个输入信号为1时才为1，否则为0。
3. 非门（NOT Gate）电路实验结果：输入A | 输出0 | 11 | 0非门的输出信号与输入信号正好相反。
通过观察实验结果，我们可以看到TTL集成门电路能够根据输入信号的不同组合产生相应的输出信号。
这种基于逻辑运算的电路设计和实现方法为数字电路的发展奠定了基础。
五、实验总结通过本次实验，我们对TTL集成门电路有了更深入的了解。
通过搭建与门、或门和非门电路，我们观察到了不同输入组合下的输出结果。
TTL门电路及CMOS集成芯片介绍
TTL 门电路集成芯片介绍 TTL 集成门电路除了与非门，还有与门、或门、或非门、异或门、集电极开路门（OC 门）和三态门等，形成了多种系列，可以灵活地构成各种逻辑功能的数字系统。
在此将对集 成 TTL 门电路系列做一简介。
1.TTL 集成逻辑门电路系列简介常见的 TTL 集成逻辑门系列有 54 系列和系列和 74系列，两系列功能相同，两系列功能相同，但但 54 系列的电源 系列的电源 电压和环境温度范围较宽，两者数据对比见表 1。
表1 74系列、54系列数据对比 名称电源电压 环境温度范围 74 系列5V±5% 0～70℃ 54 系列 5V±10% －55～125℃ 1. 74/54 系列。
又称标准 TTL 系列，属中速系列，属中速 TTL 器件，其平均传输延迟时间约 器件，其平均传输延迟时间约 为 10ns ，平均功耗约为 10mW/每门。
每门。
(1) 74L/54L 系列。
为低功耗 TTL 系列，又称 LTTL 系列。
可用增加电阻阻值的方 法将电路的平均功耗降低为 1mW/每门，每门， 但平均传输延迟时间较长， 约为 33ns 。
(2) 74H/54H 系列。
为高速 TTL 系列，又称系列，又称 HTTL 系列。
该系列的平均传输延迟 系列。
该系列的平均传输延迟 时间为 6ns ，平均功耗约为 22mW ／每门。
与 74 标准系列相比，电路结构上 标准系列相比，电路结构上 主要作了两点改进：· 输出级采用了达林顿结构，进一步减小了门电路输出高电平时的输出电阻， 提高了带负载能力，加快了对负载电容的充电速度。
· 所有电阻的阻值降低了将近一半，缩短了电路中各节点电位的上升时间和下降 时间；加速了三极管的开关过程。
(3) 74S/54S 系列。
为肖特基 TTL 系列，又称 STTL 系列。
图 1 为 74S00与非门的 电路，与 74系列与非门相比较，电路特点为：· 输出级采用了达林顿结构，同样有利于提高速度，也提高了负载能力。
3.TTL集成逻辑门电路
4. 传输延迟时间
输入信号 0.5UIm UIm
输出信号 0.5UOm
UOm
由于三极管存在开关时间，元、器件及 tPHL tPLH 连线存在一定的寄生电容，因此输入矩形脉 输入电压波形上升沿 0.5UIm到输出电压下降沿0.5UOm间 冲时，输出脉冲将延迟一定时间。 的时间称导通延迟时间 t
PHL。
1V
截止
使能端的两种控制方式 使能端低电平有效
使能端高电平有效
EN
功能表 EN Y 0 AB 1 Z
EN即Enable
功能表 EN Y 1 AB 0 Z
2.
应用 总线 任何时刻EN1、EN2、 EN3中只能有一个为有效电 平，使相应三态门工作， 而其它三态输出门处于高 阻状态，从而实现了总线 的复用。
UOH
t
t
3. 负载能力
通常按照负 载电流的流向将 与非门负载分为
灌电流负载 拉电流负载 输出为低电平
负载电流流入与非门 的输出端。 负载电流从与非门的输 出端流向外负载。 灌电流负载
输入均为 高电平
IOL 负载电流流入驱动门 输出为高电平 IOH 负载电流流出驱动门
拉电流负载
输入有 低电平
不管是灌电流负载还是拉电流负载，负载 实用中常用扇出系数 NOL表示电路负载能力。 电流都不能超过其最大允许电流，否则将导致 门电路输出低电平时允许带同类门电路的个数。 电路不能正常工作，甚至烧坏门电路。
CMOS
OC门的 UOL≈0.3V， UOH≈VDD，正好符合 CMOS电路UIH≈VDD，UIL≈0的要求。
（二）三态输出门
1. 电路、逻辑符号和工作原理 即 Three-State Logic 门，简称 TSL 门。其输出 有高电平态、低电平态和高阻态三种状态。 三态输出 与非门 EN称使能信号或控制信号， A、B称数据信号。 当EN=0时，Y=AB， 三态门处于工作态； 当EN=1时，三态门 输出呈现高阻态， 又称禁止态。 只有当使能信号EN=0时才允许三态与非门工作，故 称EN低电平有效。
TTL门电路
TTL门电路2．3 TTL集成门电路2．3．1 TTL非门电路1，电路的组成非门电路是TTL集成门电路中结构最简单的一种电路，因非门电路的输出与输入反相，所以非门电路又称为反相器，典型的TTL反相器电路如图2-10所示。
由图2-10可见，反相器电路由输入级，倒相级和输出级三部分组成。
因图2-9所示电路的输入和输出级电路都是由三极管组成的，所以，图2-10所示电路称为TTL （Transistor-Transistor Logic）门电路。
目前较通用的TTL门电路是74LS系列的集成电路。
2．电路的工作原理设电源的电压Vcc=5V，R1=3kΩ，R2=750 Ω，R3=360Ω，R4=100Ω，各三极管的β=30，导通电压V on=0.7V，输入的低电平电压VIL=0.2V，输入的高电平电压VIH=3.4V。
当输入信号电压A为VIL时，因输入信号直接加在三极管T1的发射极，三极管T1的基极通过电阻R1接电源，所以，三极管T1基极的电位大于发射极的电位，三极管T1导通，三极管T1基极的电位为0.9V（VIL+V on=0.2+0.7=0.9V）。
因三极管T1集电极回路的电阻是R2和三极管T2集电结的电阻，三极管T1基极的0.9V电位不能使三极管T2和T4导通，所以三极管T1集电极回路的电阻很大，使三极管T1进入深度饱和的状态，UCES1很小，三极管T2基极的电位约等于VIL，三极管T2截止，三极管T2集电极的电位为高电平，发射极为低电平，所以，三极管T4截止，三极管T3导通，输出高电平V0H。
当输入信号电压A为VIH时，输入信号电压与三极管T1的导通电压相加，使三极管T1基极的电位可能达VIH+V on=3.4+0.7=4.1V。
实际的情况是：三极管T1基极的电位达2.1V时，因三极管T1的集电结，三极管T2的发射结，三极管T4的发射结相串联，同时导通，使三极管T1基极的电位被钳在2.1V，集电极的电位为1.4V。
ttl门电路知识点总结
ttl门电路知识点总结TTL（Transistor-Transistor Logic）门电路是一种广泛应用于数字逻辑电路中的集成电路技术。
TTL门电路具有高逻辑级别的稳定性和可靠性，因此广泛应用于计算机、通信、仪器仪表和工业控制系统等领域。
本文将从TTL门电路的基本原理、种类、特性和应用等方面对TTL门电路的知识点进行总结。
一、TTL门电路的基本原理TTL门电路是利用晶体管进行数字逻辑运算的电路。
TTL门电路的基本原理是利用晶体管的导通和截止状态来表示逻辑“1”和逻辑“0”，从而实现数字信号的逻辑运算。
TTL门电路的基本结构包括输入端、输出端和晶体管等部分。
输入端接收输入信号，输出端输出逻辑结果信号，晶体管是实现逻辑运算的关键器件。
TTL门电路的工作原理是将输入信号送入晶体管，根据输入信号的不同，使晶体管处于导通或者截止状态，从而得到对应的逻辑输出信号。
二、TTL门电路的种类根据不同的逻辑运算功能，TTL门电路可以分为与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门和三态门等不同的种类。
其中，与门实现逻辑与运算，或门实现逻辑或运算，非门实现逻辑非运算，与非门实现逻辑与非运算，或非门实现逻辑或非运算，异或门实现逻辑异或运算，三态门实现三态输出。
不同种类的TTL门电路可以根据具体的逻辑运算需求进行选择和应用。
三、TTL门电路的特性1. 功耗低：TTL门电路的功耗比较低，适合于大规模集成电路的应用。
2. 响应速度快：TTL门电路的响应速度较快，适合于数字信号的高速处理。
3. 抗干扰能力强：TTL门电路具有较强的抗干扰能力，适合于工业环境中的应用。
4. 输出电平稳定：TTL门电路的输出电平比较稳定，适合于数字逻辑信号的稳定传输和处理。
四、TTL门电路的应用1. 计算机：TTL门电路广泛应用于计算机的CPU、存储器、接口电路等部分。
2. 通信：TTL门电路广泛应用于通信系统中的数字信号处理、传输和接口电路。
3. 仪器仪表：TTL门电路广泛应用于仪器仪表中的数字信号处理和控制电路。
CMOS和TTL集成门电路空脚如何接
CMOS和TTL集成门电路空脚如何接1.开漏输出接法：开漏输出接法是指CMOS集成门电路的输出端引出一根开漏开关，外部需要接上拉电阻。
开漏输出接法的优点是可以承受更高的电压，适合与其他逻辑家族的电路进行连接。
具体接法为：- 将CMOS集成门电路的输出引脚和负极地（Ground）连接。
-使用一个外部电阻将CMOS集成门电路的输出引脚连接到正电源（VCC）。
2.非开漏输出接法：非开漏输出接法是指CMOS集成门电路的输出直接连接到其他逻辑器件的输入端，无需外部电阻。
具体接法为：-将CMOS集成门电路的输出引脚连接到其他逻辑器件的输入端。
-将CMOS集成门电路的输出引脚和正电源（VCC）连接。
TTL（Transistor-Transistor Logic）集成门电路也有两种典型的接法，分别是饱和输出和三态输出。
1.饱和输出接法：饱和输出接法是指TTL集成门电路的输出直接连接到其他逻辑器件的输入端。
具体接法为：-将TTL集成门电路的输出引脚连接到其他逻辑器件的输入端。
-将TTL集成门电路的输出引脚和正电源（VCC）连接。
2.三态输出接法：三态输出接法是指TTL集成门电路的输出引脚通过一个与非门（NOT Gate）连接到一个三态门电路。
三态门电路有一个使能端，通过控制使能端的高低电平来启用或禁用输出信号。
具体接法为：- 将TTL集成门电路的输出引脚连接到与非门（NOT Gate）的输入端。
- 将与非门（NOT Gate）的输出引脚连接到三态门电路的输入端。
-将三态门电路的输出引脚连接到其他逻辑器件的输入端。
-将TTL集成门电路的输出引脚和正电源（VCC）连接。
需要注意的是，不同的CMOS电路和TTL电路可能具有不同的引脚配置和工作电压范围。
在具体应用中，需要根据电路的设计要求和规格书来确定正确的引脚接法。
2.4 TTL门电路
截止区 线性区
uI
R1 4k T1
R2 R4 6k 130 T3 T2 D R3 1k
+VCC
uo
T5
转折区
饱和区
阈值电压U 门槛电平） 阈值电压UTH（门槛电平） UOFF 通常U 通常UTH≈1.4V 在保证输出为额定低电平的条件下， 在保证输出为额定低电平的条件下，允许的最小输入高电 平的数值，称为开门电平U 平的数值，称为开门电平UON。 UON ≥ 1.8V 在保证输出为额定高电平的条件下， 在保证输出为额定高电平的条件下，允许的最大输入低电 平的数值，称为关门电平 称为关门电平U 平的数值 称为关门电平UOFF。 UOFF ≤ 0.8V
0
图 推拉式输出级并联的情况
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。
1．集电极开路门的电路结构 (1)电路结构：输出级是集电极开路的。 (2)逻辑符号：用“◇”表示集电极开路。 ◇ 集电极 开路
逻辑电平关系
A/V B/V Y/V
0.3 0.3 3.6 3.6 0.3 3.6 0.3 3.6 3.6 3.6 3.6 0.3 正逻辑
A B
0 0 1 1 0 1 0 1
Y
1 1 1 0
逻辑关系
Y = A• B
三、 TTL与非门的电气特性及参数 与非门的电气特性及参数
1.电压传输特性：uO与uI的关系曲线 电压传输特性： 电压传输特性
2.4.1 TTL与非门 与非门
反相器(非门 一、TTL反相器 非门 反相器 非门)
常用TTL集成门电路芯片
常用TTL集成门电路芯片（1）集成与非门电路芯片常用的TTL与非门集成电路芯片有7400、7410和7420等。
7400是一种内部有四个两输入与非门的芯片，其引脚分配图如图1（a）所示；7410是一种内部有三个三输入与非门的芯片，其引脚分配图如图1（b）所示；7420是一种内部有两个四输入与非门的芯片，其引脚分配图如图1（c）所示。
图中，VCC为电源引脚，GND 为接地脚，NC为空脚。
图1 与非门7400、7410和7420的引脚分配图（2）集成或非门电路芯片常用的TTL或非门集成电路芯片有2输入4或非门7402等。
图2给出了7402的引脚分配图。
图2 或非门7402的引脚分配图（3）集成非门电路芯片常用的TTL非门集成电路芯片有六反相器7404等。
图3所示为7404的引脚分配图。
图3 非门7404的引脚分配图（4）集成与或非门电路芯片常用的TTL与或非门集成电路芯片有7451等。
7451是一个双2×2与或非门芯片，其引脚排列图如图4所示。
图4 与或非门7451的引脚排列图（5）集成异或门电路芯片常用的TTL异或门集成电路芯片有四异或门7486等。
7486的引脚排列图如图5所示。
图5 异或门7486的引脚排列图（6）集成与门、或门电路芯片常用的TTL与门集成电路芯片有2输入四与门7408、3输入三与门7411等。
7411的引脚排列图如图6(a)所示。
常用的TTL或门集成电路芯片有2输入四或门7432等。
7432的引脚排列图如图6(b)所示。
图6 与门7411和或门7432的引脚排列图。
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输入漏电流
1.4V
IIS
uI
反相器做负载时，可能拉出的最大电流
输入特性曲线
反映输入端电阻Ri与输入电压uI关系的曲线 1.4V 输入电压在一定范围内随电阻值增加而升高
T4导通前：uI=(VCC - uBE1)Ri /(R1 +Ri) 当Ri很小时，uI很小，相当输入低电平， 输出为高电平
输入负载特性
电压传输特性致可分四段
AB段： UI≤0.5 V时，uO= 3.6V 截止区 BC 段：0.5<uI<1.3V ，uo随着uI增 加而线性减小 线性区
截止区 uO/V 5
A B C D
线形区
转折区 饱和区
E
0
uI/V
5
CD 段：uI ↑到1.4V uo急剧下降，迅速达到低电平 转折区 DE 段：uI>1.4V uo=0.3V 饱和区
iI
IIL 0.3V 3.6V uI
R1 T1
UCC
2.1V
T2
1.4V 0.7V
uI=0时的输入电流叫做输入短路电流IIS
IIS的数值比IIL稍大一点。
D1
R3
T4
反相器做负载可能流入负载的最大电流值 2.输入高电平时
UB1=2.1V T1的发射结反偏，IIH也很小。
输入端的等效电路 iI
IIH 0
当Ri很大时，如Ri =4kΩ uI=(5-0.7)4/(4+4)=2.15V 但uB1会被钳位在2.1V ∵UI最高为1.4V T4饱和 uO= uCS4=0.3V Ri较小时，反相器截止，输出高电平 Ri较大时，反相器饱和，输出低电平 Ri不大不小时，反相器工作在线性区或转折区。
主要参数
开门电阻(RON) 在保证反相器开启，输出为额定低电平的条件 下，所允许的输入电阻Ri的最小值 关门电阻(ROFF) 在保证反相器关闭，输出为高电平的条件下， 所允许的输入电阻Ri的最大值 一般:ROFF=700Ω RON =2.5kΩ 当输入电阻Ri> RON时,相当输入 当输入电阻Ri< ROFF时,相当输入 高电平，门开，输出低电平。 低电平，门关，输出高电平。 TTL与非门多余输入端的处理
异或门可由非门、与门和或门组合而成。F=A⊕ B
在使用这些门电路时，会遇到多余输入端的问题，处理方法是
与门、与非门的处理
A B &
办法是一样的，并联 A A ≥1 或门、或非门的处理 & A B Y B Y 使用或接电源 B 办法是一样的，并联
Y AB1 AB 使用或接地 UCC
Y A B
1V
UCC
R1
截止
R2
R4 T3 D Y
A
uI
T1 D1
T2 R3
截止
T4
uo
0.3V
3.6V
5V电源通过R2向T3基极提供电压 T3和D都导通 uO =5 –UBE3 –UD2=3.6V。 uO=UOH
由于T3工作在射极输出器状态，所以带负载能力较强
uI=UIH时 uE1=3.6V
假设T1导通
4.3V 2.1V
所有的门都处于截止状态，输出为高电平，有一个负载，就有一个拉 只有一个门导通，输出低电平，所有负载电流都流入该导通门，这时， 流， 所有电流之和不应超过 T4管还有一个反向输出的漏电流 OC门带灌流负载的最大值 IOH，都使电平下降
RL不能太大
RL不能太小
2.三态（TS）门
三态门是指输出除了高、低电平，
阈值电压
UOFF =0.8V 开门电平 保证反相器处于导通状态（输出为低 0
电平）所对应的输入电压
E
uI/V
5
UOFF =2.0V
UOFF =1.8V
Uihmin =2.0V
要使反相器可靠截止，输出为高电平，UI< UOFF 要使反相器可靠饱和，输出为低电平，UI>UON
噪声容限
TTL电路中 标称值：UL=0.3V，UH=3.6V 输入UI偏离标称值时，输出并不是立即变化，只要噪声不超过一定限度，
1V UCC
4.3V电压足以使三个PN结导通
T1：倒置工作状态（集电结正向导通 而发射结反偏 uC2=UBES4+UBES2≈0.7+0.3=1V， T3 、 D截止，T4饱和。 空载输出时约为0.3V uO=UOL
R1
1.4V
R2
R4
3.6V
T3
T2 R3
截止
A
uI
T1
D Y
T4
uo
D1
0.7V
0.3V 饱和
阈值电压高（7—8V） ，噪 速度低 声容限大，抗干扰能力强
工业控制设备
对TTL电路：典型值为：tpHL=8ns tpLH=12ns tpd=10 ns 最大值为：tpHL=15ns tpLH=22ns tpd=18.5 ns 早些的资料典型值tpd=20 ns 另外：在输入电压跳变瞬间，电源会出现尖峰电流
三、其它功能的TTL门电路 常用的其它功能的TTL门电路有：与门、与非门、或门、或
Y A B B A B
UCC
≥1
Y
Y ABB AB
A B
Y A B 0
&
&
Y
A B
≥1
A Y B
A B
≥1
Y
Y ABB AB
Y AB1 AB
Y A B B A B
Y A B 0 A B
四、集电极开路门和三态门
1.集电极开路（OC）门 使用一般的TTL逻辑门时，不
主要参数 阈值电压
T4管由截止到导通，输出由高电平到低电平时对应的输入电压
门槛电压、门限电压
Uth ≈1.4V uO/V
5
A B C D
近似分析时：UI> Uth 门饱和，输出低电平UL； UI< Uth 门截止，输出高电平UH
关门电平 保证反相器处于截止状态（输出为高
电平）所对应的输入电压的最大值
输出端的逻辑状态就不会受到影响。
这个不允许超过的界限叫做噪声容限
一般规定：TTL门输出低电平最大值是
0.4V；输出高电平最小值是2.4V 低电平噪声容限： UNL = UOFF － UIL＝0.4V 高电平噪声容限: UNH = UIH - UON ＝0.4V
（二）输入伏安特性
1.输入低电平时
UCC UBE1 UIL IIL 1mA R1
可见输出和输入之间是反相关系，即 : Y A
二、TTL非门的特性曲线
（一）电压传输特性
输出电压随输入电压uI的变化可用曲线表示出来，叫电压传输特性
UCC
R1
A
uI
R2
R4 T3
uO/V
5
T1 D1
T2 R3
D Y T4
uo
输入高电平时，输出低电平
输入低电平时， 0 输出高电平 uI/V 5
电压传输特性
晶体管－晶体管－逻辑电路 输入输出都是由三极管来完成的逻辑电路。 一般是中小规模集成电路 所有的TTL电路工作电压都是5V。
一、TTL反相器的工作原理 1 电路组成
中间级：又叫中间反相级 T1是输入级， T2是中间级， T3 、 T4 是输出级。 D1起保护作用， D起电平移位作用
设UIL=0.3V，UIH=3.6V uI=UIL时 T1导通，T1基极电位被钳位在1V T1基极到地至少有两个PN结 T2截止 T4截止
UCC
R1 T1
R2 T2 D2 R3
R4 T3 D T4 Y
还有一个状态：高阻。
现以一个三态反相器为例介绍 当 EN 0 时 D1、 D2截止，普通的反相器， 实现正常的反相功能。 当 EN 1 时 D1、 D2 导通，迫使T2、T3、T4都 截止，输出端就呈现高阻状态
EN 叫做使能端，低电平有效
＋5V R3 V3 VD3 门1 L1 V4 ′ VD3
＋5V R′3 V3 ′ 门2 L2 V4 ′
能将两个门的输出端直接相连，
否则将导致逻辑门损坏
普通TTL门输出高电平不会超过5V
UCC
去掉T3 、D， 让T4的集电极开路
R1
R2 T2
R4
T3 D
UCC2
A
这种电路必须接上拉负载才能工作 A
1
2.3 TTL集成门电路
集成门电路：把构成门电路的元器件和导线都制做在一块半 导体芯片上，再封装起来，就构成了集成门电路。
小规模集成电路：SSI
按集成度不同 中规模集成电路：MSI 大规模集成电路：LSI 超大规模集成电路：VLSI
按内部有源器件不同
双极型集成电路：TTL 单极型集成电路：CMOS
2.3 TTL集成门电路 TTL： Transistor-Transistor-Logic
A
D1
1
EN
A
EN
1 EN
Y
使能端也有高电平使能的
三态反相器符号
三态门的典型应用
总线
1 EN
在一些复杂的数字系统中为了减 D0
少各单元电路之间的连线，使用 了“总线” 结构 分时控制电路依次使三态门G1、 D1
G0 G1
1 EN
G2 …… G7使能（且任意时刻使
能一个） ，就将D1、 D2 …… D7（以反码的形式）分时送到 总线上
非门、与或非门、异或门。
1、与非门
将输入级T1换成多发射极三极管，相当基
极、集电极并联在一起，发射极做输入， 实现与的功能
A B C B1 V1 R1 R2 B3 B2 VD B4 V4 R4 V3 L ＋EC
V2 R3