2022-2023学年高二物理竞赛课件：TTL与非门的电路结构和工作原理

TTL与非门的电路结构和工作原理 TTL与非门的电路结构和工作原理 提高工作速度的措施 输入级采用多发射极晶体管 某输入 高低 缩短T2、T5存储时间 输出级采用同类管推挽输出电路 CL充放电快 改善边沿特性 74H 系列TTL与非门电路 工作特点 逻辑电平： 高电平 3V 低电平 0V TTL与非门的特性参数 电压传输特性 AB段：vI<0V，T1深度饱和， 使T2和T5截止，T3、T4 导通，输出高电平。 BC段：0VvI<1V，T1仍处 于饱和状态，T2开始导 通，T5尚未导通，T2处 于放大状态，其集电极 电压随输入电压的增加 下降，并通过T3、 T4反 映在输出端。 TTL与非门的电压传输特性 CD段： 1V  vI<1V ，T5开 始导通，输出电压迅速 降低， T4趋于截止。 DE段：vI1V，T1的发射结趋 于截止，T1的基极电流全 部注入T2的基极，使T2饱 和，T5也饱和， T3导通、 T4截止，输出低电平。 TTL与非门的特性参数 电压传输特性 TTL与非门的电压传输特性 TTL与非门的特性参数 (1) 阈值电压 VT 电压传输特性曲线转折区所对应的输入电压值. (2) 开门电平 VON 保证输出低电平时, 输入高电平的最小值. 电压传输特性 TTL与非门的电压传输特性 VT 1V VON ≤ 1V (3) 关门电平 VOFF 保证输出高电平时, 输入低电平的最大值. VOFF ≥ 0V TTL与非门的特性参数 电压传输特性 (4) 低电平噪声容限 保证输出高电平时, 允许叠加在输入低电平上的最大噪声电压. VNL = VOFF － VIL (5) 高电平噪声容限 保证输出低电平时, 允许叠加在输入高电平上的最大噪声电压. VNH = VIH － VON VIL VIH TTL与非门的电压传输特性 TTL与非门的特性参数 TTL与非门的输入特性曲线 (1) 输入短路电流 IiS  1mA 当vI= 0 时的输入电流. (2) 输入漏电流 IiH < 10A 当vi = ViH 时, T1倒置工作的输入电流. 静态输入特性 74H 系列TTL与非门电路 设电流流入发射极为正 TTL与非门的特性参数 高电平输出特性 TTL与非门高电平输出等效电路 TTL与非门高电平输出特性 通常，输出高电平时，最大负载电流不超过0mA。 VOH  V TTL与非门的特性参数 低电平输出特性 T5饱和导通时，CE间的内阻很小(通常10以内)，因此，随负载电流IL的增加，VOL上升缓慢。 TTL与非门低电平输出等效电路 TTL与非门低电平输出特性 5 为保证VOL  0V，应使IL  22mA TTL与非门的特性参数 扇出系数: 推动同类门的个数， 通常 N  8. TTL与非门的灌电流与拉电流负载 输出低电平时：NL = IOLmax / IiL 输出高电平时：NH = IOHmax / IiH 考虑最坏的情况，扇出系数：N = min(NL , NH) TTL与非门的特性参数 TTL与非门输入端负载特性曲线 TTL与非门输入端接电阻负载 关门电阻ROFF 和开门电阻RON 关门电阻: 保证与非门关闭，输出高电平时, 允许Ri的最大值. 开门电阻: 保证与非门导通，输出低电平时, 允许Ri的最小值. ROFF = 700  , RON = 2 k 注: 门电路输入端悬空, 相当于接高电平。为避免干扰, 不用输入 端应接合适电平。 应用举例 例：门电路的输入和输出特性曲线如下图所示。要求G1输出高电平满足 VOH≥3V，输出低电平满足VOL≤0V。试问与非门G1最多可驱 动几个非门？ 低电平输出电流 高电平输出电流 输入特性曲线 A VOH B C D E VOL VI(V) 0.2 2.8 VOFF VT VON Vo(V) A VOH B C D E VOL VI(V) 0.2 2.8 VOFF VT VO