數(shù)字電子技術(shù)第09講2.3TTL反相器ppt課件

1、什么是高電平？什么是低電平？什么是形狀賦值？什么是正邏輯？什么是負(fù)邏輯？二極管與門、或門有何優(yōu)點(diǎn)和缺陷？TTL集成邏輯門電路的輸入和輸出構(gòu)造均采用半導(dǎo)體三極管，所以稱晶體管晶體管邏輯門電路，簡(jiǎn)稱TTL電路。TTL電路的根本環(huán)節(jié)是反相器。簡(jiǎn)單了解TTL反相器的電路及任務(wù)原理，重點(diǎn)掌握其特性曲線和主要參數(shù)運(yùn)用所需知識(shí)。1. 電路組成圖2-9 TTL反相器的根本電路 (1) 輸入級(jí)NPN當(dāng)輸入低電平常， uI=0.3V，發(fā)射結(jié)正導(dǎo)游通， uB1=1.0V當(dāng)輸入高電平常， uI=3.6V，發(fā)射結(jié)受后級(jí)電路的影響將反向截止。 uB1由后級(jí)電路決議。NNP(2) 中間級(jí)反相器VT2實(shí)現(xiàn)非邏輯反相輸出同相輸

2、出向后級(jí)提供反相與同相輸出。輸入高電 壓時(shí)飽和輸入低電壓時(shí)截止(3) 輸出級(jí)推拉式輸出 VT3為射極跟隨器低輸入高輸入飽和截止低輸入高輸入截止導(dǎo)通2. 任務(wù)原理1當(dāng)輸入高電平常， uI=3.6V，VT1處于倒置任務(wù)形狀，集電結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)反偏，uB1=0.7V3=2.1V，VT2和VT4飽和，輸出為低電平uO=0.3V。2.1V0.3V3.6V2 當(dāng)輸入低電平常， uI=0.3V，VT1發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，uB1=0.3V+0.7V=1V，VT2和VT4均截止，VT3和VD導(dǎo)通。輸出高電平uO =VCC -UBE3-UD5V-0.7V-0.7V=3.6V1V3.6V0.3V (3) 采用推拉式輸出級(jí)利

3、于提高開關(guān)速度和負(fù)載才干 VT3組成射極輸出器，優(yōu)點(diǎn)是既能提高開關(guān)速度，又能提高負(fù)載才干。 當(dāng)輸入高電平常，VT4飽和，uB3=uC2=0.3V+0.7V=1V，VT3和VD截止，VT4的集電極電流可以全部用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載。 當(dāng)輸入低電平常，VT4截止，VT3導(dǎo)通(為射極輸出器)，其輸出電阻很小，帶負(fù)載才干很強(qiáng)。 可見，無論輸入如何，VT3和VT4總是一管導(dǎo)通而另一管截止。 這種推拉式任務(wù)方式，帶負(fù)載才干很強(qiáng)。 電壓傳輸特性：輸出電壓uO與輸入電壓uI的關(guān)系曲線。圖2-10 TTL反相器電路的電壓傳輸特性截止區(qū)線性區(qū)轉(zhuǎn)機(jī)區(qū)飽和區(qū)VT4截止，稱關(guān)門截止，稱關(guān)門VT4飽和，飽和，稱開門稱開門2. 結(jié)合

4、電壓傳輸特性引見幾個(gè)參數(shù) (1) 輸出高電平UOH 典型值為3V。(2) 輸出低電平UOL 典型值為0.3V。(3) 開門電平UON普通要求UON1.8V(4) 關(guān)門電平UOFF普通要求UOFF0.8V 在保證輸出為額定低電平的條件下，允許的最小輸入高電平的數(shù)值，稱為開門電平UON。在保證輸出為額定高電平的條件下，允許的最大輸入低電平的數(shù)值，稱為關(guān)門電平UOFF。UOFFUON(5) 閾值電壓UTH 電壓傳輸特性曲線轉(zhuǎn)機(jī)區(qū)中點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的uI值稱為閾值電壓UTH又稱門檻電平。通常UTH1.4V。 (6) 噪聲容限 UNL和UNH 噪聲容限也稱抗干擾才干，它反映門電路在多大的干擾電壓下仍能正常任務(wù)。

5、 UNL和UNH越大，電路的抗干擾才干越強(qiáng)。UOFFUNLUILUONUNHUIH 低電平噪聲容限低電平正向干擾范圍 UNL=UOFF-UIL UIL為電路輸入低電平的典型值0.3V 假設(shè)UOFF=0.8V，那么有 UNL=0.8-0.3=0.5 (V) 高電平噪聲容限高電平負(fù)向干擾范圍UNH = UIH - UON UIH為電路輸入高電平的典型值3V 假設(shè)UON=1.8V，那么有 UNH = 3-1.8 =1.2 (V)1. 輸入伏安特性輸入電壓和輸入電流之間的關(guān)系曲線。圖2-11 TTL反相器的輸入伏安特性a測(cè)試電路 b輸入伏安特性曲線 兩個(gè)重要參數(shù)： (1) 輸入短路電流IIS當(dāng)uI =

6、 0V時(shí)，iI從輸入端流出。 iI =(VCCUBE1)/R1 =(50.7)/4 1.1mA(2) 高電平輸入電流IIH 當(dāng)輸入為高電平常，VT1的發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)正偏，處于倒置任務(wù)形狀，倒置任務(wù)的三極管電流放大系數(shù)反很小(約在0.01以下)，所以 iI = IIH =反 iB2 IIH很小，約為10A左右。圖2-12 輸入負(fù)載特性曲線 a測(cè)試電路 b輸入負(fù)載特性曲線 TTL反相器的輸入端對(duì)地接上電阻反相器的輸入端對(duì)地接上電阻RI 時(shí)，時(shí)，uI隨隨RI 的變化而變化的關(guān)系曲線。的變化而變化的關(guān)系曲線。2. 輸入負(fù)載特性在一定范圍內(nèi)，uI隨RI的增大而升高。但當(dāng)輸入電壓uI到達(dá)1.4V以后，

7、uB1 = 2.1V，RI增大，由于uB1不變，故uI = 1.4V也不變。這時(shí)VT2和VT4飽和導(dǎo)通，輸出為低電平。虛框內(nèi)為TTL反相器的部分內(nèi)部電路 RI 不大不小時(shí)，任務(wù)在線性區(qū)或轉(zhuǎn)機(jī)區(qū)。RI 較小時(shí)，關(guān)門，輸出高電平；RI 較大時(shí)，開門，輸出低電平；ROFFRONRI 懸空時(shí)？懸空時(shí)？(1) 關(guān)門電阻ROFF 在保證門電路輸出為額定高電平的條件下，所允許RI 的最大值稱為關(guān)門電阻。典型的TTL門電路ROFF 0.7k。 (2) 開門電阻RON 在保證門電路輸出為額定低電平的條件下，所允許RI 的最小值稱為開門電阻。典型的TTL門電路RON 2k。 數(shù)字電路中要求輸入負(fù)載電阻RI RON

8、或RI ROFF ，否那么輸入信號(hào)將不在高低電平范圍內(nèi)。振蕩電路那么令 ROFF RI RON使電路處于轉(zhuǎn)機(jī)區(qū)。3. 輸出特性 指輸出電壓與輸出電流之間的關(guān)系曲線。(1) 輸出高電平常的輸出特性負(fù)載電流iL不可過大，否那么輸出高電平會(huì)降低。圖2-13 輸出高電平常的輸出特性a電路 b特性曲線拉電流負(fù)載圖2-14輸出低電平常的輸出特性a電路 b特性曲線(2) 輸出低電平常的輸出特性負(fù)載電流iL不可過大，否那么輸出低電平會(huì)升高。普通灌電流在20 mA以下時(shí)，電路可以正常任務(wù)。典型TTL門電路的灌電流負(fù)載為12.8 mA。 灌電流負(fù)載1. 平均傳輸延遲時(shí)間tpd 平均傳輸延遲時(shí)間tpd表征了門電路的開關(guān)速度。 tpd = tpLH +tpHL/2 圖2-15 TTL反相器的平均延遲時(shí)間 2 TTL門電路主要參數(shù)的典型數(shù)據(jù)表2-5 74系列TTL門電路主要參數(shù)的典型數(shù)據(jù)參 數(shù) 名 稱典 型 數(shù) 據(jù) 導(dǎo)通電源電流 ICCL 10 m