2.3TTL 非门电路

R1 4kΩ Ω A T1
R2 1.6kΩ Ω T2
R4 130Ω Ω T3 D T4 Y
uI
uO
R3 1kΩ Ω
Y=A
A
1
Y
◆采用推拉式输出级 有利于提高开关速度和负载能力 T3组成射极输出器，既能提高开关速度，又能提 组成射极输出器，既能提高开关速度， 高负载能力。 高负载能力。 当输入高电平时， 饱和， 截止， 当输入高电平时，T4饱和，T3和D截止，T4的集 截止 电极电流可以全部用来驱动负载。 电极电流可以全部用来驱动负载。 当输入低电平时， 截止， 导通， 当输入低电平时，T4截止，T3导通，其输出电阻 很小，故带负载能力很强。 很小，故带负载能力很强。 可见，无论输入如何， 可见，无论输入如何，T3和T4总是一管导通而另 一管截止------ 推拉式工作方式，使得电路具有很强的 推拉式工作方式， 一管截止 带负载能力。 带负载能力。
（2）输出特性 uO = f (iO ) ）
uO / V + VCC +5V +
uI = UIL
+
3 2 1
3.6V
1
iO uO
– 0.3V
uI
–
uI = UIH
iO /mA
-30 -20 -10 0 10 20 30
综上： 反相器带罐 综上：当 (1) uI = UIH , uO = UOL 时，反相器带罐电流 负载， 负载，应使 iO < I OL； 当 (2) uI = UIL , uO = UOH 时， 反相器带拉电流负载， 反相器带拉电流负载，应使 iO < IOH 。
当输入低电平时， 当输入低电平时，即 uI=0.3V，发射结正向 ， 导通， 导通， uB1=1.0V 当输入高电平时， 当输入高电平时， 即uI=3.6V，发射结受后 ， 级电路的影响将反偏截止。 由后级电路决定。 级电路的影响将反偏截止。 uB1由后级电路决定。
② 中间级 反相器T 反相器 2 实现非逻辑 输入高电 压时饱和 输入低电 压时截止
（2）输出特性
① 输出低电平时的输出特性
uo = f (io )
iO
灌电流负载
i O / mA
不可过大，否则输出低电平会升高。 负载电流 io不可过大，否则输出低电平会升高。 一般灌电流在20 以下时， 一般灌电流在 mA以下时，电路可以正常工作。 以下时 电路可以正常工作。 典型TTL门电路的灌电流负载为 门电路的灌电流负载为12.8 mA。 典型 门电路的灌电流负载为 。
（2）输出特性
uo = f (io )
② 输出高电平时的输出特性
iO
拉电流负载
i O / mA
不可过大，否则输出高电平会降低。 负载电流 io不可过大，否则输出高电平会降低。
（2）输出特性 uO = f (iO ) ）
uO / V + VCC +5V +
uI = UIL
+
3 2 1
3.6V
1
iO uO
1 Ri
1.4 V
uI
–
uo u I –
Ri
Ri/ Ω
6
Ri < 0.7 kΩ uI < 0.7 V T2、T4 截止
uO = UOH = 3.6 V
Ri = Roff — 关门电阻（< 0.7 kΩ） ------- 反相器关断 关门电阻（ Ω 输入端相当于低电平。 当 Ri 为 0 .7 kΩ 以下电阻时 , 输入端相当于低电平。 Ω
2.4 TTL集成门电路 TTL集成门电路
2.4.1 TTL反相器 2.4.1 TTL反相器 2.4.2 TTL与非门和或非门、 2.4.2 TTL与非门和或非门、 与非门和或非门 与门和或门、与或非门、 与门和或门、与或非门、异或门 2.4.3 TTL集电极开路门和 2.4.3 TTL集电极开路门和 三态门
0
i I / mA
UIL
1 2
Baidu NhomakorabeaiI
+
1
iI
uI
–
uo uI
–
+
be2 be4
uI / V
-1
I IS I IL
uI = UIL = 0.3V
iI = IIL = -
VCC − uBE1 − UIL R1
低电平输入电流 IIL
经T1 = -1 mA 发射级流出
2、静态特性 、 （1）输入特性 ）
+VCC +5 V
两个重要参数 关门电阻R 关门电阻 OFF —— 在保证门电路输出为额定 高电平的条件下，所允许R 高电平的条件下，所允许 i 的最大值称为关门电 门电路的典型值R 阻。 TTL门电路的典型值 OFF≈ 0.7k 。 门电路的典型值 开门电阻R 开门电阻 ON —— 在保证门电路输出为额定 低电平的条件下，所允许R 低电平的条件下，所允许 i 的最小值称为开门电 阻。 TTL门电路的典型值 ON≈ 2k 。 门电路的典型值R 门电路的典型值 Ri =∞时（输入端开路悬空 ， 输出为低电平， 时 输入端开路悬空)， 输出为低电平， 因而输入端的逻辑状态相当于高电平 相当于高电平1。 因而输入端的逻辑状态相当于高电平 。 数字电路中要求 Ri ≥ RON 或 Ri ≤ ROFF ，否则 输入信号将不在高低电平范围内。 输入信号将不在高低电平范围内。
2、静态特性 、 （1）输入特性 ） 输入伏安特性： ① 输入伏安特性： iI = f (uI )
+VCC +5 V R1 4kΩ Ω +VCC +5 V T1
0
i I / mA
iI
+
1
iI
uI
–
uo uI
–
+
1
2
be2 be4
uI / V
-1
I IS
uI = UIL = 0V
iI = IIS = -
2.4 TTL集成门电路 TTL集成门电路
（Transistor—Transistor Logic） ） TTL集成逻辑门电路的输入和输出结构均采用 集成逻辑门电路的输入和输出结构均采用 半导体三极管，所以称晶体管—晶体管逻辑门电路， 半导体三极管，所以称晶体管 晶体管逻辑门电路， 晶体管 晶体管逻辑门电路 简称TTL电路。 电路。 简称 电路 TTL电路的基本环节是反相器。因而要求了解 电路的基本环节是反相器。 电路的基本环节是反相器 TTL反相器的电路组成，理解其工作原理，重点理解 反相器的电路组成，理解其工作原理，重点理解 反相器的电路组成 TTL反相器的特性曲线和主要参数（应用所需知识）。 反相器的特性曲线和主要参数（应用所需知识）。 反相器的特性曲线和主要参数 在TTL反相器的基础上进而讨论其它类型的门电路。 TTL反相器的基础上进而讨论其它类型的门电路。 反相器的基础上进而讨论其它类型的门电路
输入端负载特性： ② 输入端负载特性： uI = f (Ri )
+VCC +5V + R1 4kΩ Ω + +VCC +5 V
iB1
T1
uI / V
2 be2 1 be4 0 2 Ron 4
1 Ri
1.4 V
uI
–
uo u I –
Ri
Ri/KΩ Ω
6
Ri = 2. 5 kΩ ~ ∞ ( 悬空) uO = UOL ≤ 0.3V uI ≥ 1.4V T2、T4饱和导通 Ri = Ron — 开门电阻（2.5 k ） ------- 反相器导通 开门电阻（
uI = UIH = 3.6 V
两个重要参数 输入端短路电流 IIS 从反相器输入端流出。 当 uI = 0V 时，iI 从反相器输入端流出。
iI =－(VCC－UBE1)/R1 =－(5－0.7)/4 ≈－1.1mA － － － －
输入端漏电流 IIH 的发射结反偏，集电结正偏， 当输入为 3.6V 时，T1的发射结反偏，集电结正偏， 处于倒置工作状态： 处于倒置工作状态： iI = IIH=β iB2=0.0145mA，流入反相 ， i 器输入端。 器输入端。 倒置工作的三极管电流放大系数β 很小，所以I 倒置工作的三极管电流放大系数 很小，所以 IH很 i 约为10µA左右。 左右。 小，约为 左右
T1 饱和 T2 、 T4截止 截止
uB3 = VCC - iB3 R2
? VCC 5V
T4
T3 、 D 导通
Y=A
uO = uB3 − uBE3 − uD = (5 − 0.7 − 0.7) V = 3.6 V
（2）工作原理 ） ② uI = UIH = 3.6 V uE1> uB1 > uC1 ，即T1:
反相输出 向后级提供反相 与同相输出 同相输出
输出级（推拉式输出） ③ 输出级（推拉式输出）
T3为射极跟随器
低输入
高输入 截止 导通
高输入 饱和
低输入 截止
（2）工作原理 ） ① uI = U IL = 0.3V
R1 4kΩ Ω 1V R2 1.6kΩ Ω T1 R3 1kΩ Ω T2
+VCC(5V) R4 130Ω Ω T3 D
VCC − uBE1 R1
发射级流出） 输入短路电流 IIS ( 经T1发射级流出） 发射级流出
(5 − 0.7)V == -1.075mA 4KΩ
2、静态特性 、 （1）输入特性 ） 输入伏安特性： ① 输入伏安特性： iI = f (uI )
+VCC +5 V R1 4kΩ Ω +VCC +5 V T1
D1 只起保护作用，不参 只起保护作用， 与逻辑判断， 与逻辑判断，为了便于分 有些电路将之省去。 析，有些电路将之省去。 +VCC(5V) R1 4kΩ Ω R2 1.6kΩ Ω T2 R4 130Ω Ω T3 DY T4
uI
T1 D1 R3 1kΩ Ω
uo
输入级 中间级 输出级
① 输入级
P N N N P N
4
D
uO = UCES4 ≤ 0.3V
ib
e ic′ =β iib
T1
c ie′
β i ≈ 0.02
Y=A
=(1+β)i ib
+VCC(5V)
综上所述： 综上所述： ◆A=0时，T1、T3 时 、 饱和， 、 截止 截止， 饱和，T2、T4截止， Y=1 倒置、 ◆ A=1时，T1 倒置、 时 T2、T4 饱和， T3截 、 饱和， 截 止， Y=0
– 0.3V
uI
–
uI = UIH
iO /mA
-30 -20 -10 0 10 20 30
在输出为低电平条件下， (1) uI = UIH , uO = UOL : 在输出为低电平条件下，带灌 电流负载能力 IOL 可达 16 mA
(2) uI = UIL , uO = UOH : 受功耗限制，带拉电流负载能 受功耗限制， 力 IOH 可一般为 - 400 µA
输入伏安特性： ① 输入伏安特性： iI = f (uI )
R1 4kΩ Ω +VCC +5 V T1
0
i I / mA
UIL
1
iI
+
1
iI
I IH
2
UIH
uI
–
uo uI
–
+
be2 be4
uI / V
-1
I IS I IL
高电平输入电流(输入端漏电流 高电平输入电流 输入端漏电流)IIH 输入端漏电流 VCC - uB1 (5- 2.1)V iI = IIH = βi iB1 = βi = 0.02× = 0.0145 mA R1 4KW ---------- 经T1发射极流入反相器输入端 发射极流入反相器输入端
4
uB1 = uBE1 = 1 V
A
的基极电压无法使 ∴ T1 的基极电压无法使 0.3V T2 和 T4 的发射结导通 ∴ T2 、 T4截止
uI
Y
uo T
VCC − uB1 iB1 = ≈ 1 mA R1
T1 饱和
uI = U IL = 0.3V
+VCC(5V) R1 4kΩ Ω 1V A uI 0.3V R2 1.6kΩ Ω 5V T1 R3 1kΩ Ω 负载的等 拉电流 效电阻 T2 R4 130Ω Ω T3 D 3.6V Y RL uo
2. 4. 1 TTL 反相器 1、电路组成及工作原理 、 （1）电路组成 ） ① 输入级 D1 — 保护二极管 A 防止输入电压过低。 防止输入电压过低。 当 uI < -0.5 ~ -0.7 V 时， D1导通， uI 被钳制在 导通， -0.5 ~ -0.7 V，不可能 ， 继续下降。 继续下降。
当 Ri 为 2.5 kΩ 以上电阻时，输入端相当于高电平。 Ω 以上电阻时，输入端相当于高电平。
输入端负载特性： ② 输入端负载特性： uI = f (Ri )
+VCC +5V + R1 4kΩ Ω + +VCC +5 V
iB1
T1
uI / V
2 be2 1 be 0.74V 0 Roff 2 Ron 4
发射结反 集电结 集电结正 发射结反偏;集电结正偏 R1 4kΩ Ω 2.1V 4.3V R2 1.6kΩ Ω T1 1.4V 0.7V R3 1kΩ Ω 1V
+VCC(5V) R4 130Ω Ω T3
A 3.6V uI
T1 倒置放大状态 T2 饱和 T4 饱和 T3 截止 D 截止
T0.3V 2
Y uo T 0.3V