《数字集成电路基础》13 TTL
ttl电路原理
ttl电路原理
TTL电路原理。
TTL（Transistor-Transistor Logic）是一种常用的数字集成
电路技术，它以双极型晶体管作为主要的放大元件，广泛应用于数
字逻辑电路中。
本文将介绍TTL电路的基本原理，包括TTL电路的
结构、工作原理以及应用特点。
TTL电路由多个晶体管和其他离散元件组成，其中晶体管是TTL
电路的核心元件。
TTL电路采用双极型晶体管作为放大元件，利用
晶体管的导通和截止状态来实现逻辑门的功能。
TTL电路的输入端
通过输入信号控制晶体管的导通状态，进而影响输出端的电平状态，实现逻辑功能的实现。
TTL电路的工作原理是基于晶体管的导通和截止状态来实现逻
辑门的功能。
当输入信号为高电平时，晶体管处于导通状态，输出
端为低电平；当输入信号为低电平时，晶体管处于截止状态，输出
端为高电平。
通过这种方式，TTL电路实现了与非门、或门、与门、或非门等逻辑门的功能。
TTL电路具有工作速度快、功耗低、噪声抗干扰能力强等特点，因此在数字电子系统中得到了广泛应用。
TTL电路可以应用于数字
计算机、数字通信系统、数字显示系统等领域，为这些系统提供了
可靠的数字逻辑功能。
总之，TTL电路是一种基于双极型晶体管的数字集成电路技术，其原理是利用晶体管的导通和截止状态来实现逻辑门的功能。
TTL
电路具有工作速度快、功耗低、噪声抗干扰能力强等特点，因此在
数字电子系统中得到了广泛应用。
希望本文能够帮助读者更好地理
解TTL电路的基本原理和应用特点。
第13讲 TTL数字集成电路
高，目前在中小规模电路中应用非常普遍。 5. 74ALS一系列 这是“先进的低功耗肖特基”系列。属于74LS—系列的后继产品，速度(典型值为 4ns)、功耗(典型值为1mw)等方面部有较大的改进，但价格比较高。 6. 74AS—系列 这是74S—系列的后继产品，尤其速度(典型值为1.5ns)有显著的提高，又称“先进 超高速肖特基”系列。
• 1.正确选择电源电压
• TTL集成电路的电源电压允许变化范围比较窄，一般在
4.5v—4.5V之间。在使用时更不能将电源与地颠倒接错,否则 会因为过大电流而造成器件损坏。
• 2.对输入端的处理 • TTL集成电路的各个输入端不能直接与高于-0.5v和低于-0.5v
的低内阻电源连接。对多余的输入端最好不要悬空。
• 另一种为上边中间一脚为电源端，下一边中间一脚为接地端，
这种为老式产品，市场上已不多见。 • 如下图所示。
13-8
2.输入和输出端的识别 国产TTL74系列“与”、“或”、“与非”门等集成
电路因输入短路电流值不大于2.2mA，输出低电平小 于0.35V,据此便可识别出它的输入端和输出端。
13-6
3.对于输出端的处理
除“三态门、集电极开路门”外，TTL集成电路的 输出端不允许并联使用。
13-7
• 三、TTL数字集成电路的管脚识别与检测
• 1.电源端和接地端的识别 • 国产TTL74系列“与”、“或”、“与非”门等集成电路电
源端和接地端的位置有两种：一种为左上角第一脚为电源端， 右下角最边上的管脚为接地端。
13-4
TTL系列产品向着低功耗、高速度方向发展。其主要特点
为： ①不同系列同型号器件管脚排列完全兼容。 ②参数稳定，使用可靠。 ③噪声容限高达数百毫伏。
TTL集成门电路.
§11-4
TTL集成门电路
2018年9月3日星期一
LTX
门电路是逻辑门电路的简称，包含：与门、 或门、与非门、或非门、与或非门、异或门等等， 是构成数字电路最基本单元电路。常用的集成门 电路分为两大类：TTL和CMOS。
TTL为Transistor- Transistor-Logic(晶体管-晶 体管-逻辑）的简称。 CMOS为Complementary-Metal-OxideSemiconductor(互补对称-金属-氧化物-半导体） 的简称。
2
2、工作原理：
WXH LTX
2018年9月3日星期一
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(1)输入端不全为“1”→输出为“1” (2)输入端全为“1” →输出为“0” +5V R1 R2 T1
3K
750
R4
100
T3
3K
R5
T4 F
A B C
T2
R3
360
ABC 000 001 010 011 100 101 110 111
WXH
LTX
三态门的图形符号 逻辑功能
当E=1时，F=AB
A B E
&
EN
F
当E=0时，不管AB为何值F为高阻状态
8
2018年9月3日星期一
WXH
LTX
四、三态门的应用
1、数据选择器，如8选1， 74LS251，16脚 2、锁存器，如8D锁存器74LS373 3、总线收发器（如74LS242等）
A1 B1 E1
本节重点讨论基本型门电路TTL，下节重 点讨论基本型门电路CMOS。
1
一、TTL“与非”门电路(74LS00,74LS20……)
数字电子技术 TTL集成逻辑门电路
•
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20. 10.2220 .10.22 Thursday , October 22, 2020
•
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。0 0:32:34 00:32:3 400:32 10/22/2 020 12:32:34 AM
•
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 10.2200 :32:340 0:32Oc t-2022- Oct-20
4
3.4.2 TTL与非门工作原理(难点，一般了解)
内部结构
VCC
A B C
A B C
R1 3k
b1 c1 T1
“与门”
F ABC
+5V
R2
R4 射极输
出器
T3
T2
T4
R5
F
T5 非门
中间级
R3
5
1、任一输入为低电平（0.3V）时
不足以让 T2、T5导通
R1 3k
A
1V b1 c1
B
T1
C
R2
•
安全在于心细，事故出在麻痹。20.10. 2220.1 0.2200:32:3400 :32:34 October 22, 2020
•
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月22 日上午1 2时32 分20.10. 2220.1 0.22
•
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2 020年1 0月22 日星期 四上午1 2时32 分34秒0 0:32:34 20.10.2 2
•
牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。202 0年10 月22日 星期四1 2时32 分34秒 Thursday , October 22, 2020
TTL集成逻辑门电路共35页文档
当EN=1时，G2呈高阻态，G1工作，输入 数据D0经G1反相后送到总线上；
当EN=0时，G1呈高阻碍态，G2工作，总 线上的数据D1经G2反相后输出。
31
3.3.4 TTL数字集成电路系列
一、CT54系列和CT74系列 二、TTL集成逻辑门电路的子系列
1、CT74标准系列 2、CT74H高速系列 3、CT74L低功耗系列 4、CT74S肖特基系列 5、CT74LS低功耗肖特基系列 6、CT74AS先进肖特基系列 7、CT74ALS先进低功耗肖特基系列
② 高电平噪声容限（高电平负向干扰范围）
UNH = UIH - UON UIH为电路输入高电平的典型值（3V） 若UON=1.2V，则有 UNH = 3-1.2 =1.8 (V)
14.11.2019
15
三、输入负载特性
TTL与非门的输入端对地接上电阻RI 时，uI随 RI 的变化而变化的关系曲线。
3.3 TTL集成逻辑门电路
3.3.1 TTL与非门 3.3.2 低功耗肖特基系列 3.3.3 其它功能的TTL门电路 3.3.4 TTL数字集成电路系列 3.3.5 TTL集成逻辑门的使用注意事项Βιβλιοθήκη 14.11.20191
复习
1、三极管饱和导通相当于开关是什么状态？ 2、什么是状态赋值？ 3、二极管与门、或门有何优点和缺点？
典负型载TT电L流门i电L不路可的过灌大电，流否负则载输为出12低.8电m平A。会升高。
14.11.2019
21
五、 平均传输延迟时间tpd 平均传输延迟时间tpd表征了门电路的开关速度。
tpd = （tpLH +tpHL）/2
图3-13 TTL与非门的平均延迟时间
电子技术相关 《数字集成电路基础》作业答案
《数字集成电路基础》作业答案第一次作业1、查询典型的TTL与CMOS系列标准电路各自的VIH、VIL、VOH和VOL，注明资料出处。
2、简述摩尔定律的内涵，如何引领国际半导体工艺的发展。
第二次作业1、说明CMOS电路的Latch Up效应；请画出示意图并简要说明其产生原因；并简述消除“Latch-up”效应的方法。
答：在单阱工艺的MOS器件中（P阱为例），由于NMOS管源与衬底组成PN结，而PMOS 管的源与衬底也构成一个PN结，两个PN结串联组成PNPN结构，即两个寄生三极管(NPN 和PNP)，一旦有因素使得寄生三极管有一个微弱导通，两者的正反馈使得电流积聚增加，产生自锁现象。
影响：产生自锁后，如果电源能提供足够大的电流，则由于电流过大，电路将被烧毁。
消除“Latch-up”效应的方法：版图设计时：为减小寄生电阻Rs和Rw，版图设计时采用双阱工艺、多增加电源和地接触孔数目，加粗电源线和地线，对接触进行合理规划布局，减小有害的电位梯度；工艺设计时：降低寄生三极管的电流放大倍数：以N阱CMOS为例，为降低两晶体管的放大倍数，有效提高抗自锁的能力，注意扩散浓度的控制。
为减小寄生PNP管的寄生电阻Rs，可在高浓度硅上外延低浓度硅作为衬底，抑制自锁效应。
工艺上采用深阱扩散增加基区宽度可以有效降低寄生NPN管的放大倍数；具体应用时：使用时尽量避免各种串扰的引入，注意输出电流不易过大。
2、什么是器件的亚阈值特性，对器件有什么影响？答：器件的亚阈值特性是指在分析MOSFET时，当Vgs<Vth时MOS器件仍然有一个弱的反型层存在，漏源电流Id并非是无限小，而是与Vgs呈现指数关系，这种效应称作亚阈值效应。
影响：亚阈值导电会导致较大的功率损耗，在大型电路中，如内存中，其信息能量损耗可能使存储信息改变，使电路不能正常工作。
3、什么叫做亚阈值导电效应？并简单画出logI D-V GS特性曲线。
答：GS在分析MOSFET时，我们一直假设：当V GS下降到低于V TH时器件会突然关断。
TTL集成电路
TTL电路是晶体管-晶体管逻辑电路的英文缩写（Transister-Transister-Logic ），是数字集成电路的一大门类。
它采用双极型工艺制造，具有高速度和品种多等特点。
TTL电路分类电路类型TTL数字集成电路约有400多个品种，大致可以分为以下几类：门电路译码器/驱动器触发器计数器移位寄存器单稳、双稳电路和多谐振荡器加法器、乘法器奇偶校验器码制转换器线驱动器/线接收器多路开关存储器特性曲线电压传输特性TTL与非门电压传输特性 LSTTL与非门电压传输特性瞬态特性由于寄生电容和晶体管载流子的存储效应的存在，输入和输出波形如下。
存在四个时间常数td,tf,ts和tr。
延迟时间td下降时间tf存储时间ts上升时间tr基本单元“与非门”常用电路形式四管单元五管单元六管单元主要封装形式双列直插扁平封装TTL反相器工作原理1、当Vi=Ve1=0.2v 时T1导通，这时Vb1被钳制到0.2+0.7=0.9v，由于T1导通，故Vb2=Ve1=Vi=0.2v,由于Vb2<0.7v，所以T2截止,T3导通，T4截止，Vo输出为高电平。
2、当Vi=Ve1=3.6v 时T1也导通，这时Vb1被临时钳制到3.6v+0.7=4.3v，由于T1导通，故Vb2=Ve1=Vi=3.6v,由于Vb2>0.7v，所以T2导通，侧Ve2=Vb4=3.6v-0.7v=2.9v,Vb4>0.7v,所以T4导通，由于T2的导通导致T3的基极Vb3被钳制到0V，所以T3截止；所以Vo输出为低电平。
另外由于T4的导通，并且发射极接地，反过来有影响到T4的基极被钳制到Vb4=0v+0.7v=0.7v,同样T2导通所以T2的基极Vb2=Vb4+0.7v=1.4v,再同样T1导通Ve1=vb2=1.4v,Vb1=Ve1+0.7v=2.1v。
《数字集成电路基础》13 TTL
VOH=VCC － IOHR2 =VCC－NOHIIHR2
NOH= (VCC －VOH)/IIHR2
IIH较小， NOH一般可以
达几十。
NOL：开态时的扇出系数,受VOL的限制 VOL=VCES2=VCES20+IC2RCS2
VCES20=0.1-0.3V,可忽略
VOL=IC2RCS2 IC2＝IR2+NOLIIL 改善途径：
4、静态功耗：反映了电路自身消耗的电功率。由于VCC一 般是固定的，所以可以用电源电流来表征功耗的大小
① 空载导通电源电流ICCL： ② 空载截止电源电流ICCH： ③ 平均静态功耗 Pc：
5、瞬态特性 ① 延迟时间td：Vi开始上跳到Vo开始下降的时间，即
IBS
IB
VCC
RL
饱和深度S IB IB
I BS Icsa
② 截止区：IB＝IEBO＋ICBO
2-2 TTL门电路的工作原理和基本参数
一、简易TTL门的工作原理
多发射结晶体管：
• 约定（记住）：
(1)晶体管正向工作，发射结正向压降：Vbef=0.7V 饱和：Vbes=0.7 0.8V, IB ,Vbes (2)集电结正向压降：Vbcf=0.6 0.7V (3)取VCES1=0.1V，其余各管VCES=0.3V
各工作区中结的偏置情况和电流关系
发射结偏置 集电结偏置 电流关系
正向放大区 VBE>0（正偏）
工作区
反向放大区
饱和区
VBE<=0(反偏） VBE>0（正偏）
截止区 VBE<0(反偏)
VBC<=0(反偏） VBC>0(正偏） VBC>=0（正偏） VBC<0（反偏）
TTL与CMOS数字集成电路
TTL与CMOS数字集成电路数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统。
就制造工艺来说，当前使用最普遍的是TTL 和CMOS数字集成电路。
一、TTL集成电路是晶体管-晶体管逻辑集成电路（Transistor-Transistor Logic)的简称，采用双极型工艺制造，双极型数字集成电路，具有高速度和品种多等特点。
主要有54/74系列标准TTL、高速型TTL（H-TTL）、低功耗型TTL（L-TTL）、肖特基型TTL（S-TTL）、低功耗肖特基型TTL（LS-TTL）五等几个系列。
从上世纪六十年代开发成功第一代产品以来，现在已经有以下几代产品：第一代TTL包括SN54/74系列，其中54系列工作温度为-55℃～+125℃，74系列工作温度为0℃～+75℃ ，低功耗系列简称LTTL，高速系列简称HTTL。
第二代TTL包括肖特基箝位系列（STTL)和低功耗肖特基系列（LSTTL）。
第三代为采用等平面工艺制造的先进的STTL(ASTTL)和先进的低功耗STTL（ALSTTL）。
由于LSTTL和ALSTTL的电路延时功耗积较小，STTL和ASTTL速度很快，因此获得了广泛的应用。
TTL电路使用TTL管，也就是PN结。
功耗较大，驱动能力强，一般工作电压+5V。
TTL逻辑电平信号规定，+5V等价于逻辑“1”，0V等价于逻辑“0”(采用二进制来表示数据时)。
数字电路中，由TTL电子元器件组成电路分析时使用电平这一概念。
电平是个电压范围，规定输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。
在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。
最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。
实际情况下电平对应电压：1.标准TTL输入高电平问最小2V，输出高电平最小2.4V,典型值3.4V,输入低电平最大答0.8V，输出低电平最大0.4V，典型值0.2V。
TTL集成电路
TTL集成电路使用TTL管，也就是PN结。
功耗较大，驱动能力强，一般工作电压+5V CMOS集成电路使用MOS管，功耗小，工作电压范围很大，一般速度也低，但是技术在改进，这已经不是问题。
就TTL与CMOS电平来讲，前者属于双极型数字集成电路，其输入端与输出端均为三极管，因此它的阀值电压是<0.2V为输出低电平；>3.4V为输出高电平。
而CMOS电平就不同了，他的阀值电压比TTL电平大很多。
而串口的传输电压都是以COMS 电压传输的。
1，TTL电平：输出高电平>2.4V,输出低电平<0.4V。
在室温下，一般输出高电平是3.5V，输出低电平是0.2V。
最小输入高电平和低电平：输入高电平>=2.0V，输入低电平<=0.8V，噪声容限是0.4V。
2，CMOS电平：1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。
而且具有很宽的噪声容限。
3，电平转换电路：因为TTL和COMS的高低电平的值不一样（ttl 5v<＝＝>cmos 3.3v），所以互相连接时需要电平的转换：就是用两个电阻对电平分压，没有什么高深的东西。
哈哈4，OC门，即集电极开路门电路，OD门，即漏极开路门电路，必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。
否则它一般只作为开关大电压和大电流负载，所以又叫做驱动门电路。
5，TTL和COMS电路比较：1）TTL电路是电流控制器件，而coms电路是电压控制器件。
2）TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。
COMS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。
COMS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常现象。
3）COMS电路的锁定效应：COMS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。
这种效应就是锁定效应。
当产生锁定效应时，COMS的内部电流能达到40mA以上，很容易烧毁芯片。
数字电子技术经典教程 TTL门电路
LSTTL门电路的电气特性 LSTTL门电路的电气特性
噪声容限
G1 1 VOL（max） （ ） VOH
） （ min
VIH（min） （ ） VIL（max） （ ）
G2 1
低电平噪声容限 高电平噪声容限
VNL=VIL（max）－VOL（max） （ ） （ ） VNH= VOH（min） － VIH（min） （ （ ）
L 5V 0.3V
A 0 1
L 1 0
A 1 L
L= A
分立元件门电路存在的问题
（1）高低电平偏移 ）
5V 1.7V
5V
既非高电平 也非低电平
2.4V
1V 4V
4V
分立元件门电路存在的问题
（2）负载特性差 ） 负载？ 负载特性？ 什么是负载 什么是负载特性 何谓负载特性好 什么是负载？什么是负载特性？何谓负载特性好？
VON=0.7V A K A K
理想二极管模型
数字电路中 二极管模型
二极管和三极管的开关特性
三极管在电路中有三种工作状态：放大状态、 三极管在电路中有三种工作状态：放大状态、截止状 态、饱和状态。 饱和状态。
VCC
iC=0 vI RB iB=0 C B E
RC vO =VCC
关的条件（管子截止） • 关的条件（管子截止） 当vI≤0.7时，vBE＜0.7V，iB≈0，iC≈0，vO≈VCC 。 时 ， ， ，
vO/V
+5V
V1
4.3
& V2
vO
0.3 0.8 1.1 2.0
vI/V
LSTTL门电路的电气特性 LSTTL门电路的电气特性
74LS系列门电路的几个极限参数 系列门电路的几个极限参数 高电平输出电压V ◆ 高电平输出电压 OH ，VOH（min）=2. 7V ） （ ◆ 低电平输出电压 OL ，VOL（max）=0. 5V 低电平输出电压V ） （ ◆ 高 电 平 输 入 电 压 VIH ， VIH （ min ） = 2.0V 低电平输入电压V ◆ 低电平输入电压 IL，VIL（max）=0.8V ） （
ttl集成电路的电源电压及允许范围
ttl集成电路的电源电压及允许范围介绍TTL（Transistor-Transistor Logic）集成电路是一种常用的数字逻辑家族，广泛应用于数字电路设计和通信领域。
在设计和使用TTL集成电路时，了解其电源电压及允许范围是非常重要的。
本文将深入探讨TTL集成电路的电源电压以及允许范围。
TTL集成电路概述TTL集成电路是一种基于晶体管的数字逻辑家族，其特点是速度快、功耗低、噪声抑制能力强等。
TTL集成电路由多个晶体管和其他电子元件组成，可以实现各种逻辑功能。
TTL集成电路的电源电压TTL集成电路的正常工作需要稳定的电源电压。
一般情况下，TTL集成电路的电源电压为5V。
这是因为TTL集成电路中的晶体管需要足够的电压来正常工作。
TTL集成电路的允许范围虽然TTL集成电路的标准电源电压为5V，但实际上，TTL集成电路对电源电压有一定的允许范围。
这是因为在实际应用中，电源电压可能会存在一定的波动或误差。
TTL集成电路的允许范围通常为4.75V到5.25V。
这意味着，当电源电压在这个范围内时，TTL集成电路能够正常工作。
超出这个范围的电源电压可能会导致TTL集成电路的性能下降甚至损坏。
为什么TTL集成电路对电源电压有允许范围？TTL集成电路对电源电压有允许范围是为了保证其正常工作和可靠性。
在设计TTL集成电路时，考虑到实际应用中电源电压可能存在波动或误差的情况，为了保证TTL集成电路的稳定性，给出了允许范围。
当电源电压低于4.75V时，TTL集成电路可能无法正常工作。
因为晶体管需要一定的电压来开启和关闭，如果电源电压过低，晶体管无法正常工作，导致信号传输错误或逻辑错误。
当电源电压超过5.25V时，TTL集成电路可能会超过其额定电压，导致电路中的晶体管受损或烧毁。
这是由于电源电压过高会导致晶体管的击穿。
因此，为了保证TTL集成电路的正常工作和可靠性，必须在允许范围内提供稳定的电源电压。
如何保证TTL集成电路的电源电压稳定？为了保证TTL集成电路的电源电压稳定，可以采取以下措施：1.使用稳定的电源：选择质量可靠、输出稳定的电源供应器，确保提供给TTL集成电路的电源电压在允许范围内。
ttl集成电路使用规则
ttl集成电路使用规则
TTL (Transistor-Transistor Logic)集成电路是一种数字电路家族，采用双晶体管逻辑门设计。
它有一些使用规则，如下所示：
1. 电源电压要求：TTL集成电路通常要求使用5V的电源电压，在输入和输出时都需要遵循这一电压规范。
2. 输入电平标准：TTL集成电路的输入电平标准是低电平（LOW）和高电平（HIGH）。
低电平范围通常在0 - 0.8V之间，高电平范围通常在2 - 5V之间。
3. 耦合器件：为了防止共模噪声干扰和保持信号完整性，TTL
集成电路通常需要与耦合器件（如电阻、电容、放大器等）相结合使用。
4. 输出驱动能力：TTL集成电路的输出端通常可以直接驱动
晶体管、继电器等设备，但需要注意输出电流的限制，以免损坏集成电路。
5. 基本电路连接方式：通常，TTL集成电路通过直接连接或
者串联电阻连接来实现逻辑功能。
输入端和输出端的连接及电路布局需要根据具体需求进行设计。
6. 温度和功耗：TTL集成电路对环境温度敏感，要适当控制
温度，以免影响其正常工作。
此外，TTL集成电路有较高的
功耗，需要注意散热和电源设计。
7. 防静电保护：为了防止静电损坏，TTL集成电路在使用过程中需要进行适当的防静电保护措施，如接地处理、静电消除器等。
需要注意的是，由于TTL集成电路是一种老式的数字电路家族，在现代电子设备中已经逐渐被CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)等新一代技术所取代。
因此，在使用TTL集成电路时，还需要考虑其局限性和替代选择。
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
02-10.1 TTL集成门电路的结构-课件
《数字电子技术基础》
第十讲 TTL门电路
█ TTL集成门电路典型中间级形式 （3）多个变量之或的分相器
图8 电路图
逻辑关系：
⎨⎧F1 ⎩F2
= =
A+ A+
B B
+ +
C C
+L+ +L+
K K
《数字电子技术基础》
第十讲 TTL门电路
█ TTL集成门电路典型输出级形式 （1）图腾柱输出电路
电路特点
第十讲 TTL门电路
█ TTL集成门电路典型输出级形式 （4）三态（TS）门输出电路
电路特点
Z
图12 电路图
◆ 具有控制VT1、VT2均 截止的电路； ◆ 当控制有效时，使输 出端F呈现高阻态(Z)； ◆ 当控制无效时，按逻 辑门正常功能输出0、1状 态，即有“三态”。
《数字电子技术基础》
图6 电路图
《数字电子技术基础》
第十讲 TTL门电路
█ TTL集成门电路典型中间级形式
（2）两个变量之或的分相器
图7 电路图
表4 逻辑电平(V)
A B F1 F2
0.3 0.3 12 0 0.3 3.0 2.6 2.3 3.0 0.3 2.6 2.3 3.0 3.0 2.6 2.3
逻辑关系： ⎨⎧F1 = A + B ⎩F2 = A + B
图4 电路图
◆ VA=VIL时，VT导 通，工作在饱和状态， VCA:0.1~0.3V，所以 VC输入低电平；
◆ VA=VIH时，VT导 通，空载时，工作在放 大状态，VC>VA，所以 VC输入高电平。
逻辑关系：
C=A
钳位二极管VD：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。
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。
《数字集成电路基础》16 TTL中规模集成电路
0 0 00 0
Sn=AiBiCi+AiBiCi+AiBiCi+AiBiCi Ci+1 =AiBiCi+AiBiCi+AiBiCi+AiBiCi
1 0 01 0
下一步将Sn和Ci+1简化，不同的简化得 0 1 0 11 0
1 1 00 1
1 0 10 1
0 1 10 1
1 1 11 1
Ci+1=AiCi+BiCi+AiBi Ci+1=AiCi+BiCi+AiBi
Sn=CiCi+1+BiCi+1+AiCi+1+AiBiCi Sn=CiCi+1+BiCi+1+AiCi+1+AiBiCi
采再用扩Ci+展1及与S或n反非码门输可出得可电得路下图面，逻此辑法电得路到的电路延迟时间短
第三章 TTL中规模集成电路
TTL MSI产品分为两大类： ① 组合电路：输出状态仅与此时的输入
状态有关，如译码器，加法器等 ② 时序电路：输出状态不仅与此时的输
入状态有关，还与电路原来的状态有 关，如存贮器、寄存器等
MSI举例
我们举一个全加器的例子，真值表如右：Ai Bi Ci Sn Ci+1
由此可写出Sn及Ci+1的表达式：
Ai ●
Bi
●
Ci
●
●
●
●
A B
C
● Ci+1
A
B C
● ● ●
●
●
Ai Bi Ci A
Ci+1 B
Ci+1 C
Ci+1
Sn
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VOH=VCC － IOHR2 =VCC－NOHIIHR2
NOH= (VCC －VOH)/IIHR2
IIH较小， NOH一般可以
达几十。
NOL：开态时的扇出系数,受VOL的限制 VOL=VCES2=VCES20+IC2RCS2
VCES20=0.1-0.3V,可忽略
2、噪容：VN，表示抗干扰能力 VN＝min｛VNML，VNMH｝ VNML：电路输入为低电平时， 干扰信号的最大幅度 VNMH：电路输出为低电平时， 输入端干扰信号的最大幅度
电位平移
3、扇出系数NO：表示电路的负载能力，即推动同类门 的能力：
NO=min｛NOL,NOH｝ NOH：关态时的扇出系数
VOL=IC2RCS2 IC2＝IR2+NOLIIL 改善途径：
4、静态功耗：反映了电路自身消耗的电功率。由于VCC一 般是固定的，所以可以用电源电流来表征功耗的大小
① 空载导通电源电流ICCL： ② 空载截止电源电流ICCH： ③ 平均静态功耗 Pc：
5、瞬态特性 ① 延迟时间td：Vi开始上跳到Vo开始下降的时间，即
第二章 双极型逻辑门电路
双极型逻辑门电｛路 TTL (Transistor-Transistor Logic) ECL(Emmitor Coupled Logic) I2L (Integred-Injection Logic)
二、晶体管的工作状态
晶体管的工作状态完全由 直流偏置情况决定，如图 可分为三个区。当晶体管 处于反向运用状态时，也 同样存在以上三个区，但 截止区和饱和区是一样的。 只讨论反向放大区即可。
⑤平均传输延迟时间tpd ⑥ 导通延迟时间tpHL：Vi上升沿的中点到VO 下降沿的中点
⑦ 截止延迟时间tpLH：Vi下降沿中点到VO上 升沿中点
各工作区中结的偏置情况和电流关系
发射结偏置 集电结偏置 电流关系
正向放大区 VBE>0（正偏）
工作区
反向放大区
饱和区
VBE<=0(反偏） VBE>0（正偏）
截止区 VBE<0(反偏)
VBC<=0(反偏） VBC>0(正偏） VBC>=0（正偏） VBC<0（反偏）
IC＝βIb
IC＝βRIb
IC<=βIb
IBS
IB
VCC
RL
饱和深度S IB IB
I BS Icsa
② 截止区：IB＝IEBO＋ICBO
2-2 TTL门电路的工作原理和基本参数
一、简易TTL门的工作原理
多发射结晶体管：
• 约定（记住）：
(1)晶体管正向工作，发射结正向压降：Vbef=0.7V 饱和：Vbes=0.7 0.8V, IB ,Vbes (2)集电结正向压降：Vbcf=0.6 0.7V (3)取VCES1=0.1V，其余各管VCES=0.3V
1、“关 态”：
2、“开 态”：
二、电压传输特性
表示输出电压Vo和输入电压 Vi之间的关系 当Vi<ViL时，Vo＝VOH 关态 当Vi>ViH时，Vo＝VOL 开态 当ViL<Vi<ViH时，输出不稳 定 VL 逻辑摆幅 VW 过渡区宽度
三、TTL主要还有IiL、 IiH、VN、NO、PC及tpd 1、IiL－－输入短路电流 IiH－－输入漏电流（又称为 高电平输入电流） IiH由三个部分组成 ① Ipn ② IcL ③ Icv
IC=ICE≈0
① 饱和区： ② Vi>VBB时，IC随着IB的增大而上升，VCE随着IC的增大而下降。 ③ 当VCE=VCC-IC·RL=VBE时，进入临界饱和状态：
I csa
VCC
临界饱和压降 RL
VCC RL
临界饱和电流I BS
④
Icsa
VCC
RL
若I B
IBS，则过驱动电流IBX
IB
td＝t1－t0，即T2开始导通所需的时间。
② 下降时间tf：
③ VO从高电平下降 到低电平所需要的 时间。即T2从开始 导通到达到饱和所 需的时间。
④
tf＝t2－t1
③ 存贮时间ts：
④
VI下跳到VO开始上升所需的时间：ts=t4-t3
④ 上升时间tr：
⑤
VO从低电平上升到高电平所需的时间：tr=t5-t4