第三章 TTL集成电路

VCC
F = A⊕B
RL
F
A
A
F
B B
38
3.3.4 单管逻辑门运用特点和级连问题
1.输入端口的电流不同
IE0=IB1+IC0
VCC
VCC RL F
RL
F AT
B
AT
VCC RL
VCC RL F
T A
VCC RL F
T A
B VCC RL F
F
B
AT
B
B
AT
B
VCC
VCC
RL F VCC T
A B
VCC
VCC
R11
R2’
A1 B1
T11
T21
C1
R12
R2
R5
T3
T4
R4
T2
F
R11
T11 A1
R12
R2’ T21
R
R2
5
T3 T4
R
T42
F
A2
B2
T12
T22
T5
T12
T22
T5
Rb Rc
A2
D
T6
Rb Rc
D
T6
24
3.2.5 TTL异或门/异或非门
F AB AB F AB A B
A B C
T3 R4
T4
F
力2出AB.将下，电降降阻。低TR功14由耗接T。2地R改4T为3 接T4输F
T2
3C.将所有电阻阻值加大，T5降 T5 低功耗。牺R牲b 一定R速c 度。
Rb
Rc
T6
4快.增负加载两电个容反放馈电二，T极并6 管加，快加T5
管导通，提高速度。
16
3.1.7 LSTTL与非门
输出高电平时：
C
NOVHO.IHIH=.RV2CC -
IIL =
VCC – Vbes1 R1
IIH 值较小 (μA)
A B
影响因素多 C
VCC R1 R2 F
T1
T2
A B
C
VCC R1 R2 F
T1
T2
VCC R1 R2 F
T1
T2
7
3.1.1 两管单元TTL与非门
5. 瞬态特性
截止过程： 由于多射极晶体管T1的反抽作 用，T2迅速截止，输出电平上 升速度主要取决于IR2和负载电 容的大小。容性负载能力差。
VCC
xor /nxor
VCC
A
A
B
B F
F
25
3.2.6 TTL OC门（Open Collector） 1.基本结构
VCC
VCC
VCC
R1
A
B
T1
C
R1
R2
F
R1 R2
F
A
T2wenku.baidu.com
A B
T2
B
T1
T3
C
C
R3
T1 T2
F
T5
Rb
Rc
T6
26
3.2.6 TTL OC门（Open Collector）
R1 R2 F
3
A
B
T1
C
2
T2
1
0
Vi
0.4
0.8
5
3.1.1 两管单元TTL与非门
3. 抗干扰能力
R1
VCC R2 F
VOH=VCC-IOH.R2
3.6V
VOL= VCES2
0.3V
VL= VOH – VOL
3.3V
VVOOVVVVVLHIIIWNmmHL*M=a=i≈≈nLxVVVV=bIIIVHe**VV2((-I饱+刚VLNNV-和导VMMDIVL导D通bLHcOm通m1)L–aa)xxVbe01VV00.05.II..725LH1V5Vm5mVVainx
2. 输入端改进SN54ALS/74ALS系列
VCC
提高抗干
极大地减小
VCC
R1 扰能力
了输入端路 R1
电流IIL
A
T2
A
T2
B
C
B
C
提高泄 放速度
17
3.1.8 习题
P83: 4.2 四管单元TTL影响速度、功耗、高 电平、低电平的因素 4.3 两管单元TTL的电源电流 4.7 LSTTL驱动同类负载问题
39
3.3.4 单管逻辑门运用特点
2.输出低电平逐级提高
VCC
VC0=VE0 + VCES
VCC
应注意不要高
VCC
RL F
F
于后级的阈值
A TA
RL
电压。必要时
F
B
高
后级应采用高 A T 阈值门将输出 B
VCC F RL
阈 值 门
低电平降低。
TA
B
40
3.3.4 单管逻辑门运用特点
3.驱动基极负载时输出高电平会被后级箝位
18
§3-2 TTL与非门的 逻辑扩展
19
思考题
1. 各种TTL基本门的功能是如何实现的？ 2. 什么是OC门？它解决了什么问题？应 用时应注意什么？ 3.什么是三态门？它解决了什么问题？ 与OC门有何不同？
20
3.2.1 TTL与非门/非门（倒向器） nand/inv
VCC
VCC
R1 R2
R5
3. E1-E2连结 F = A·OP
VCC
RL’
RL
F’ = A’· OP
F’
F
A
F
A’
A OP
F’ A’ OP
36
3.3.3 单管逻辑门的逻辑扩展 4. C1-B2 连接
VCC
RL F
F = A1 ·B1 ·C1 ·B2 ·C2
T2
A1
B1
A1
T1
C1
F
B2 C2
B2
B1 C1
C2
37
3.3.3 单管逻辑门的逻辑扩展 5.异或非门
A B C
Vo
4
VOH
3
2
1
VOL
0
VNMH = VOVHS-S VIH
2.9V
T1
T2
VW
单位:V
VL
Vi
VO0L.4VILV0I.H8 VOH VNML VNMH
6
3.1.1 两管单元TTL与非门
4. 负载能力
输出低电平时：
NO≈3
β2IR1=S(IR2+ NOL.IIL ) S饱和因子
A B
VCC R1 R2 F
导通过程: 导通速度取决于输出晶体管
A B
T1
T2
T2基极驱动电流和负载电容 C
大小。前者一般较小，导通
速度慢。
8
3.1.1 两管单元TTL与非门
6. 常用单元电路形式
图(b由)提于高上了述本缺级点门，低该电两平管抗单干元扰没能能力被，以同单时块也
集使成 输电 出路 低形 电式 平应抬用高到。市因场此。对后级门有一定要求。
2. 常用单元电路形式
图(b三)输管出单高元电仍平没被能箝被位以单降块低集输成出电的路逻形辑式摆应幅 用规图到模(RRc市集)==将场 成0∞时二时， 电,极，而 路T3管属是中不D于常。饱改O以和为C单，门电元速，阻电度速R路快。度形，慢式但，被低低应电电用平平在驱驱中动动大差强。。
一般可取R=100（抗饱和与非门）
= A2 A1 ·B1 ·C1 + A2 ·B2
B2
A2 A1
F2
B1 C1
34
3.3.3 单管逻辑门的逻辑扩展 2. C1-C2 “线与”
VCC
F = A1 ·B1 ·C1 +
RL F
A2 ·B2 ·C2
C1
B1
A1
A1
A2
A2
F
B2
B1 C1 C2 B2
C2
35
3.3.3 单管逻辑门的逻辑扩展
CP
E
B
输出门：A,B
Q 要有一定的驱
D
F
动能力。
46
3.4.2 集成主从D触发器（前沿触发）
C
T4
起限流T作1 用深饱和
R3
SN54/74和TS2N、54LT/47截4L止系列 内部驱T3动正门向时导，通可以取
R4=0, 以便输加出快高速电度平 12
3.1.4 五管单元TTL与非门
VCC
R1 R2
R5
T3 T4
A
T2 R4
F
B
T1
C
T5
R3
T与 一 电开3 TT通T步 阻态、155T饱，构加 R：反44：和T成强平输向 ：4达，截推驱或入有为林止T挽动浮全源T3顿4正输能空为提，结向出力高供T构2导，；电泄、，进放 电荷通输路出；低电平
1. 集成电路一般组成结构中可分为 几部分？各部分的特点是什么？ 2. 集成电路设计与电子线路设计有 何不同？
44
3.4.1 集成的一般组成结构
输
输
内
输输
入
入
部
出出
端
门
门
门端
45
3.4.2 集成主从D触发器（前沿触发） 1. 结构 输入门：C,D,E,F
S
C
负载轻，驱动能
力不要求过大，
R
D
A
Q 但要有一定的抗 干扰能力。
29
§3-3 单管逻辑门电路
30
思考题
1. 单管逻辑门的工作原理是什么？ 2.单管逻辑门运用特点是什么？级连时 应注意什么？
31
3.3.1 单管禁止门
VCC RL F
A
T
B
A B F A为0时，禁止B信号 0 0 1 B为1时，禁止A信号
011
100
A
B
111
F
F = A·B A
F
B
32
3.3.2 单管串级与非门
电关阻态R：5输：入起有限低流电作平用。 T1 深饱和，T2 、 T5 截SN止54，H/7T43H、系T列4正向 导做通内部驱动门时，可以
取R5=0,输以出便高加快电速平度
13
3.1.5 六管单元TTL与非门
VCC T6 网络(T6 Rb Rc)
1.缩短导通时间和截止时间，
R1 R2
R5
提高了速度。
VB1=VE0 + VBE
VCC
若驱动多个
负载，会有枪电 流现象。
VCC RL F
VCC
这时与基极
负载之间应加隔 离管。
AT B
VCC RL
F
AT B
VCC RL
F
AT B
41
3.3.5 习题 P84~88: 4.8 、 4.13(a) 逻辑扩展及应用
42
§3-4 TTL功能集成 电路举例
43
思考题
C
T5 减少存储电荷，提高
Rb
Rc
速度。但VOL略有上升。
T6
SN54S/74S系列
15
3.1.7 LSTTL与S非N5门4LS/74S系列
1.基本在结ST构TL单元基础上改VC进C ：
VCC 1.将多射极晶体管改为肖特
R1
R2 R5
基二极R1管(响R2应快)，提R5高速 度，减小IIH。但是抗干扰能
R3
T
R5
6
22
3.2.3 TTL与或非门/或非门 aoixxx /nor
VCC
VCC
R11
A1
T11
B1
R12
C1
A2 B2
T12
R2 T21
R5
R11
T3 T4
R4
F A1
T11 R12
R2 T21
R5
T3 R4
T4 F
T22
T5
T12
Rb Rc
A2
T6
T22
T5
Rb Rc
T6
23
3.2.4 TTL与或门/或门 aoxxx /or
VCC RL F
与单管禁止门相比较：由
单发射极改为多发射极，多发 射级的输入信号之间是“与” 的关系。
A
T
BC
F = A·B·C
A F
B C
33
3.3.3 单管逻辑门的逻辑扩展
1. C1-E2 连接
VCC
RL
F2
F1 = A1 ·B1 ·C1 F2 = A2 ·B2 ·F1
A2
F1
B2
A1
B1 C1
3
3.1.1 两管单元TTL与非门
1. 结构和工作原理 开态：输入全为高电
VCC
平或浮空
R1 R2 F
A
T2
B
T1
C
F=A.B .C
T1 反向有源 T2 饱和 输出低电平 关态：输入有低电平
T1 深饱和 T2 截止 输出高电平
4
3.1.1 两管单元TTL与非门 2. 电压传输特性
Vo
VCC
4
单位:V
R1 R2
R5
A B
C
T1
T2
T3 R4
T4
F
T5
A
T1
T2
T3 R4
T4
F
T5
Rb
Rc
Rb
Rc
T6
T6
21
3.2.2 TTL与门/缓冲器 and /buffer
VCC
VCC
R
R1
R2 5
A
T2
T3 T4
R4
R6
R1 R2 D
T5
B C
R
4
T1 T2
F A
T4 D F T2
T
T1
T3
5
T6
Rb
Rc
2.基本应用
VCC
VCC
VCC RL
VCC
Y
VCC
Y
VCC
VCC
27
3.2.7 TT输L 出三有态三门种状态：0, 1, Z
VCC
BUS
VCC A
B
G1
G
M
C
F
D
A
G2
B E
控制门
基本门
F G3
应用示例
28
3.2.8 习题
P84~88: 4.9 、 4.10 、 4.11 、 4.12 、 4.13(b) 、 4.15 、 4.16 逻辑扩展 4.14 应用问题
D 的提 加 加 控作高 快 快 制用抗 导 TT33：退 饱干 通TT平 输12饱和扰速或出反、和度能度浮低向T；。力。空电3有饱；平源和
A B C
T2
T1
T3
R3
R3为关的T态作3提：用供T输：1泄入深放有饱通低和路电平 负载T能2 力、仍T差3截（止尤
其容性负输载出）高电平
10
3.1.2 三管单元TTL与非门
VCC
VCC
VCC
F
F
RF
（a）
（b）
T1
T3
（c）
11
3.1.3 四管单元TTL与非门
VCC
开T3态、：T4输：入全为高电 构成推平挽或输浮出空，负载
R1
R2
R4
T3
A
T2 D F
B
T1
能力加T强1 反向有源 二 防极 止管T3TT输D、23：截出T、4止低同T电时4饱平导和通 关电态阻：R4输：入有低电平
A B
T1
T2
T3 R4
T4
F
2.同时使电压传输特性曲线 矩形化，增强抗干扰能力。
Vo
三、四、五管单元
C
T5
Rb
Rc
斜率=
R2
R3
T6
0 0.6v 1.3v
Vi 14
3.1.6 STTL与非门
VCC
在六管单元基础
R1 R2
R5
上，将进入饱和区工
T3
作的晶体管都加上肖
A B
T1
T2 R4
T4 F 特基二极管箝位（采 用抗饱和晶体管），
图(c)但输是出，高由电于平此被单箝元位简，单使的输特出点逻，辑常摆以幅单变元低，
电提路 高形 电式 平被 转应 换用速在度中。大静规态模功集耗成将电增路大中 。。
VCC
VCC
VCC
（a）
（b）
（c）
9
3.1.2 三管单元TTL与非门
1. 结构、工作原理及特性
T2的开作态用：：输入全为高电
R1
VCC R2 D F
第三章 TTL集成电路
TTL（Transistor Transistor Logic）——晶体管晶体管逻辑集成电 路是双极型集成电路的基础，是集成 电路产生最早的产品。
1
§3-1 TTL与非门电路 (P67~78)
2
思考题
1.各种结构的TTL与非门单元电路各自的 特点是什么？ 2.各种结构的TTL与非门单元电路中各个 元器件的作用是什么？