第2章 邏輯門電路

1、第第2章章 集成邏輯門電路集成邏輯門電路本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容介紹基本門電路的概念介紹基本門電路的概念討論數(shù)字集成電路的幾種主要類型，重點(diǎn)是討論數(shù)字集成電路的幾種主要類型，重點(diǎn)是雙極型雙極型TTL集成門電路集成門電路MOS型數(shù)字集成電路型數(shù)字集成電路第第2章章 集成邏輯門電路集成邏輯門電路集成邏輯門電路，是把門電路的所有元器集成邏輯門電路，是把門電路的所有元器件及連接導(dǎo)線制作在同一塊半導(dǎo)體基片上件及連接導(dǎo)線制作在同一塊半導(dǎo)體基片上構(gòu)成的。構(gòu)成的。它屬于小規(guī)模集成電路它屬于小規(guī)模集成電路(SSI)，它是組成一，它是組成一個(gè)較大數(shù)字系統(tǒng)的基本單元。個(gè)較大數(shù)字系統(tǒng)的基本單元。第第2章章 集成邏輯門

2、電路集成邏輯門電路小規(guī)模小規(guī)模(Small Scale Integrated Circuit ,SSI)是由十幾個(gè)門電路構(gòu)成的。是由十幾個(gè)門電路構(gòu)成的。中規(guī)模中規(guī)模(Medium Scale Integrated Circuit, MSI)是由上百個(gè)門電路構(gòu)成的。是由上百個(gè)門電路構(gòu)成的。大規(guī)模大規(guī)模(Large Scale Integrated Circuit ,LSI)是由幾百個(gè)至幾千個(gè)門電路構(gòu)成的。是由幾百個(gè)至幾千個(gè)門電路構(gòu)成的。超大規(guī)模超大規(guī)模(Very Large Scale Integrated Circuit ,VLSI)是由一萬個(gè)以上門電路構(gòu)成是由一萬個(gè)以上門電路構(gòu)成的。的。第第

3、2章章 集成邏輯門電路集成邏輯門電路目前，廣泛使用的邏輯門有目前，廣泛使用的邏輯門有TTL (Transistor-Transistor Logic)和和CMOS兩個(gè)兩個(gè)系列。系列。TTL門電路屬雙極型數(shù)字集成電路，其輸入門電路屬雙極型數(shù)字集成電路，其輸入級(jí)和輸出級(jí)都是三極管結(jié)構(gòu)，故稱級(jí)和輸出級(jí)都是三極管結(jié)構(gòu)，故稱TTL。CMOS門電路是由門電路是由NMOS管和管和PMOS管組成管組成的互補(bǔ)的互補(bǔ)MOS集成電路，屬單極性數(shù)字集成集成電路，屬單極性數(shù)字集成電路。電路。第第2章章 集成邏輯門電路集成邏輯門電路我國我國TTL系列數(shù)字集成電路型號(hào)與國際型系列數(shù)字集成電路型號(hào)與國際型號(hào)對(duì)應(yīng)列入表號(hào)對(duì)應(yīng)列

4、入表2-1中中 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)(通用系列通用系列)高速系列高速系列肖特基系列肖特基系列低功耗肖特基系列低功耗肖特基系列 54/7454/74H54/74S54/74LSCT1000CT2000CT3000CT4000TTL系列系列分類名稱分類名稱國際型號(hào)國際型號(hào)國產(chǎn)型號(hào)國產(chǎn)型號(hào)系列系列獲得高低電平的基本原理獲得高低電平的基本原理電子電路中用高、低電平分別表示二電子電路中用高、低電平分別表示二值邏輯的值邏輯的1和和0兩種邏輯狀態(tài)。兩種邏輯狀態(tài)。二極管的開關(guān)特性二極管的開關(guān)特性二極管導(dǎo)通條件：二極管導(dǎo)通條件：正向電壓正向電壓VF0.7V(0.2V)。二極管截止條件：二極管截止條件：VF0.5V(鍺管鍺管

5、0.1V)。二極管反向恢復(fù)時(shí)間二極管反向恢復(fù)時(shí)間treVF-VRt1vI0t(b) 輸入電壓波形輸入電壓波形二極管的開關(guān)特性二極管的開關(guān)特性二極管反向恢復(fù)時(shí)間二極管反向恢復(fù)時(shí)間tre產(chǎn)生反向恢復(fù)時(shí)間產(chǎn)生反向恢復(fù)時(shí)間tre的原的原因因反向恢復(fù)時(shí)間反向恢復(fù)時(shí)間tre為為納秒數(shù)量級(jí)，納秒數(shù)量級(jí)， tre值愈值愈小，開關(guān)速度愈快，小，開關(guān)速度愈快，允許信號(hào)頻率愈高。允許信號(hào)頻率愈高。三極管的開關(guān)特性三極管的開關(guān)特性截止、飽和的條件截止、飽和的條件截止：截止：VBE 0V(0.5V)飽和：飽和：IBIBS臨界飽和：臨界飽和：VCE=VBE此時(shí)：此時(shí)：CCCCCCCS7 . 0RVRVI 一般一般VCES

6、=0.10.3V三極管的開關(guān)特性三極管的開關(guān)特性三極管的開關(guān)時(shí)間三極管的開關(guān)時(shí)間0.9ICS0.1ICS延遲時(shí)間延遲時(shí)間td上升時(shí)間上升時(shí)間tr開啟時(shí)間開啟時(shí)間ton=td+tr存儲(chǔ)時(shí)間存儲(chǔ)時(shí)間ts下降時(shí)間下降時(shí)間tf關(guān)閉時(shí)間關(guān)閉時(shí)間toff=ts+tf一般地一般地tofton，ts tf并且開關(guān)時(shí)間為納秒數(shù)量極并且開關(guān)時(shí)間為納秒數(shù)量極2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路二極管與門二極管與門實(shí)現(xiàn)與邏輯功能的電路，稱為與門。實(shí)現(xiàn)與邏輯功能的電路，稱為與門。 VA=VB=3V。由于。由于R接接 到電源到電源+12V上，故上，故DA、DB均導(dǎo)通均導(dǎo)通VF= 3+0.7V=3.7V3V2.1 基本邏輯

7、門電路基本邏輯門電路二極管與門二極管與門實(shí)現(xiàn)與邏輯功能的電路，稱為與門。實(shí)現(xiàn)與邏輯功能的電路，稱為與門。 VA=3V，VB=0V由于由于DB導(dǎo)通，導(dǎo)通，VF=0.7V，因而因而DA截止截止通常將通常將DB導(dǎo)通，使導(dǎo)通，使VF=0+0.7V=0.7V0V稱稱為箝位。為箝位。2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路二極管與門二極管與門實(shí)現(xiàn)與邏輯功能的電路，稱為與門。實(shí)現(xiàn)與邏輯功能的電路，稱為與門。 VA=0V，VB=3V由于由于DA導(dǎo)通導(dǎo)通VF=0+0.7V=0.7V0V，DB截止。截止。2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路二極管與門二極管與門實(shí)現(xiàn)與邏輯功能的電路，稱為與門。實(shí)現(xiàn)與邏輯功能的電路，稱為

8、與門。 VA=VB=0VVF=0.7V，此時(shí)，此時(shí)DA、DB均導(dǎo)通。均導(dǎo)通。 VF=0+0.7V=0.7V0V2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路二極管與門二極管與門實(shí)現(xiàn)與邏輯功能的電路，稱為與門。實(shí)現(xiàn)與邏輯功能的電路，稱為與門。 結(jié)論：結(jié)論：(1)VA=VB=0V，VF0V(2)VA=0V, VB=3V，VF0V(3)VA=3V, VB=0V， VF0V(4)VA=VB=3V VF3V2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路二極管與門二極管與門實(shí)現(xiàn)與邏輯功能的電路，稱為與門。實(shí)現(xiàn)與邏輯功能的電路，稱為與門。 0003 0 0 0 3 3 0 3 3輸出輸出VF(V)輸入輸入 VF(V) VF(V

9、) 電位關(guān)系電位關(guān)系2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路二極管與門二極管與門實(shí)現(xiàn)與邏輯功能的電路，稱為與門。實(shí)現(xiàn)與邏輯功能的電路，稱為與門。 A B0 00 11 01 1F0001真值表真值表2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路或門或門實(shí)現(xiàn)邏輯或功能的電路，稱為或門。實(shí)現(xiàn)邏輯或功能的電路，稱為或門。 VA=VB=3V，由于，由于R接到電源接到電源-VEE（-12V）上，）上，故故DA、DB均導(dǎo)通。均導(dǎo)通。VF因因此為此為VA-VD=2.3V 3V 。2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路或門或門實(shí)現(xiàn)邏輯或功能的電路，稱為或門。實(shí)現(xiàn)邏輯或功能的電路，稱為或門。 VA=0V，VB=3V，此，此時(shí)時(shí)

10、DB導(dǎo)通，將導(dǎo)通，將VF鉗位在鉗位在2.3V，DA加反向電壓截止。加反向電壓截止。因此因此VF=VB-VD=2.3V3V 。2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路或門或門實(shí)現(xiàn)邏輯或功能的電路，稱為或門。實(shí)現(xiàn)邏輯或功能的電路，稱為或門。 VA=3V，VB=0V，此，此時(shí)時(shí)DA導(dǎo)通，導(dǎo)通，DB截止，截止，VF=VA-VD=2.3V 3V 。2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路或門或門實(shí)現(xiàn)邏輯或功能的電路，稱為或門。實(shí)現(xiàn)邏輯或功能的電路，稱為或門。 VA=VB=0V，DA、DB均導(dǎo)通，均導(dǎo)通，VF=0-VD=-0.7V 0V 。 2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路或門或門實(shí)現(xiàn)邏輯或功能的電路，稱為或

11、門。實(shí)現(xiàn)邏輯或功能的電路，稱為或門。 結(jié)論結(jié)論(1)VA=VB=0V:VF0V(2) VA=0V, VB=3V: VF3V(3) VA=3V, VB=0V: VF3V(4)VA=VB=3V: VF3V2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路或門或門實(shí)現(xiàn)邏輯或功能的電路，稱為或門。實(shí)現(xiàn)邏輯或功能的電路，稱為或門。 0333 0 0 0 3 3 0 3 3輸出輸出VF(V)輸輸 入入 VA(V) VB(V) 電位關(guān)系電位關(guān)系2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路或門或門實(shí)現(xiàn)邏輯或功能的電路，稱為或門。實(shí)現(xiàn)邏輯或功能的電路，稱為或門。 A B0 00 11 01 1F0111真值表真值表2.1 基本邏輯門

12、電路基本邏輯門電路非門非門(反相器反相器) 實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門數(shù)字電路中，二極數(shù)字電路中，二極管，三極管均工作在管，三極管均工作在開關(guān)狀態(tài)。三極管工開關(guān)狀態(tài)。三極管工作在飽和狀態(tài)和截止作在飽和狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)。狀態(tài)。12V12V2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路非門非門(反相器反相器) 實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門飽和時(shí)，其集電極輸出飽和時(shí)，其集電極輸出為低電平（為低電平（VO=Vces）；）；截止時(shí)，其集電極輸出截止時(shí)，其集電極輸出高電平（無箝位時(shí)，高電平（無箝位時(shí)，VO=VCC，有箝位電路時(shí)，有箝位電路時(shí)，V

13、O高電平將使高電平將使DQ導(dǎo)通，導(dǎo)通，由于由于VQ=2.5V，故，故VO=2.5V+0.7V=3.2V）。）。 -12V12V2.5V2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路非門非門(反相器反相器) 實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門VI=0.3V時(shí)，一般硅管時(shí)，一般硅管死區(qū)電壓為死區(qū)電壓為0.5V，故，故T可可能截止，只考慮到能截止，只考慮到VEE時(shí)時(shí)VkkkVV923. 05 . 1185 . 112B 只考慮到只考慮到VI時(shí)時(shí) VkkkVV277.05 .118183 .0B -12V12V2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路非門非門(反相器反相器) 實(shí)現(xiàn)邏輯非

14、門功能的電路，稱作非門實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門總的總的VB=-0.646V，T截止，截止，VO為高電平。為高電平。由于此時(shí)鉗位二極管由于此時(shí)鉗位二極管DQ導(dǎo)通，故導(dǎo)通，故VO=VQ+VDQ=3.2V 3V。 -12V12V2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路非門非門(反相器反相器) 實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門VkkVVkV646. 012354.11125 . 1183 . 01218B 或：或：-12V12V2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路非門非門(反相器反相器) 實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門CCESCCB

15、SBRVVII 當(dāng)當(dāng)VI=3.2V時(shí)，時(shí)，輸入高電平，輸入高電平，T應(yīng)應(yīng)飽和，即飽和，即 -12V12V2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路非門非門(反相器反相器) 實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門在本例中在本例中 mARVVI7 .1113 . 012CCESCCCS mAII39. 0307 .11CSBS -12V12V2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路非門非門(反相器反相器) 實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門BSRRBImAIII 96. 0706. 0667. 118)12(7 . 05 . 17 . 02 . 321

16、實(shí)際上實(shí)際上-12V12V2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路非門非門(反相器反相器) 實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門IBIBS，三極管飽和。，三極管飽和。輸出為低電平輸出為低電平VO=Vces=0.3V0V采用正邏輯，可列采用正邏輯，可列出非門的真值表。出非門的真值表。-12V12V2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路非門非門(反相器反相器) 實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門實(shí)現(xiàn)邏輯非門功能的電路，稱作非門3003VF (V)VI (V) 電位關(guān)系電位關(guān)系1001FA真值表真值表-12V12V2.1 基本邏輯門電路基本邏輯門電路4.與非門電路與非門電路2.1

17、 基本邏輯門電路基本邏輯門電路5.或非門電路或非門電路2.2 TTL集成邏輯門電路集成邏輯門電路 TTL與非門的工與非門的工作原理作原理 TTL與非門的典與非門的典型電路型電路TTL與非門的典型與非門的典型電路如圖電路如圖2-6所示，所示，它分成輸入級(jí)、中它分成輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)三個(gè)間級(jí)和輸出級(jí)三個(gè)部分。部分。輸入級(jí)輸入級(jí)中間級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí) TTL與非門的典型電路與非門的典型電路輸入級(jí)輸入級(jí)由多發(fā)射極由多發(fā)射極晶體管晶體管T1和電阻和電阻R1組成，通過組成，通過T1的各的各個(gè)發(fā)射極實(shí)現(xiàn)與邏個(gè)發(fā)射極實(shí)現(xiàn)與邏輯功能。輯功能。多發(fā)射極晶體管多發(fā)射極晶體管 T1 的等效電路的等效電路 TTL

18、與非門的典型電路與非門的典型電路中間級(jí)中間級(jí)由由T2、R2、R3組成。組成。其主要作用是從其主要作用是從T2管的集電極管的集電極c2和發(fā)和發(fā)射極射極e2同時(shí)輸出兩同時(shí)輸出兩個(gè)相位相反的信號(hào)，個(gè)相位相反的信號(hào)，分別驅(qū)動(dòng)分別驅(qū)動(dòng)T3和和T5管，管，來保證來保證T4和和T5管有管有一個(gè)導(dǎo)通時(shí)，另一一個(gè)導(dǎo)通時(shí)，另一個(gè)就截止。個(gè)就截止。 TTL與非門的典型電路與非門的典型電路輸出級(jí)輸出級(jí)由由R4、R5、T3、T4、T5組成，組成，T5是反相是反相器，器，T3、T4組成復(fù)合管組成復(fù)合管構(gòu)成一個(gè)射隨器，作為構(gòu)成一個(gè)射隨器，作為T5管的有源負(fù)載，并與管的有源負(fù)載，并與T5組成推拉式電路，使組成推拉式電路，使輸

19、出無論是高電平或是輸出無論是高電平或是低電平，輸出電阻都很低電平，輸出電阻都很小，提高了帶負(fù)載能力小，提高了帶負(fù)載能力。工作原理工作原理則則VB1=VIL+VBE1 =0.3+0.7=1VVB2 =VC1=VCES1+VIL =0.1+0.3=0.4V0.3V3.6V3.6VDA導(dǎo)通導(dǎo)通！設(shè)設(shè)A=0 B=1 C=1 (VIL=0.3V) ，1V0.4V所以：所以：T2 、T5 截止截止T3 、T4 導(dǎo)通導(dǎo)通VF = 5UBE3UBE4 50.70.7 = 3.6V拉電流拉電流F = 1工作原理工作原理設(shè)設(shè)A = B = C =1，即，即VA=VB=VC=VIH=3.6V，3.6V3.6V3.6

20、V2.1VT1管的基極電位升管的基極電位升高，使高，使T1管的集電結(jié)、管的集電結(jié)、T2和和T5的發(fā)射結(jié)正向的發(fā)射結(jié)正向偏置而導(dǎo)通，偏置而導(dǎo)通，T1管的管的基極電位基極電位VB1被箝位被箝位在在2.1V。1.4V故故T1管處于倒置工管處于倒置工作狀態(tài)：發(fā)射結(jié)和作狀態(tài)：發(fā)射結(jié)和集電結(jié)反向運(yùn)用狀集電結(jié)反向運(yùn)用狀態(tài)，發(fā)射結(jié)反向偏態(tài)，發(fā)射結(jié)反向偏置、集電結(jié)正向偏置、集電結(jié)正向偏置。置。T3 導(dǎo)通導(dǎo)通 ，T4 截止截止 VF = 0.3V ， F = 0VF =0.3V灌電流灌電流結(jié)論：結(jié)論：電路只要輸入有一個(gè)為低電平時(shí)，輸出就電路只要輸入有一個(gè)為低電平時(shí)，輸出就為高電平；只有輸入全為高電平時(shí)，輸出為高電

21、平；只有輸入全為高電平時(shí)，輸出才為低電平。該門為與非門。即才為低電平。該門為與非門。即1.輸入不全為輸入不全為1時(shí)，輸出為時(shí)，輸出為12.輸入全為輸入全為1時(shí)，輸出為時(shí)，輸出為0真值表為：真值表為：ABCF 111111100 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 01 1 1 1 FA B C 真值表真值表2.TTL與非門的電壓傳輸特性及與非門的電壓傳輸特性及 抗干擾能力抗干擾能力電壓傳輸特性電壓傳輸特性電壓傳輸特性是描述輸出電壓電壓傳輸特性是描述輸出電壓vO與輸入與輸入電壓電壓vI之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線，如圖之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的曲線，如圖2-7所所示。示。 TTL與

22、非門的電壓傳輸特性與非門的電壓傳輸特性AB段（截止區(qū)）：段（截止區(qū)）：vI0.6V，輸出電壓，輸出電壓vO不隨輸入電壓不隨輸入電壓vI變化，變化，保持在高電平保持在高電平VH。VC10.7V，T2和和T5管截管截止，止，T3、T4管導(dǎo)通，輸管導(dǎo)通，輸出高電平，出高電平，VOH=3.6V。由于由于T2和和T5管截止，故管截止，故稱截止區(qū)。稱截止區(qū)。 TTL與非門的電壓傳輸特性與非門的電壓傳輸特性BC段段(線性區(qū)線性區(qū))：0.6VvI1.3V，0.7VVC11.4V。這時(shí)這時(shí)T2管開始導(dǎo)通并管開始導(dǎo)通并處于放大狀態(tài)，處于放大狀態(tài)，T2管管的集電極電壓的集電極電壓VC2和輸和輸出電壓出電壓vO隨輸入

23、電壓隨輸入電壓vI的增大而線性降低，的增大而線性降低，故該段稱為線性區(qū)。故該段稱為線性區(qū)。由于由于T5管的基極電位還低于管的基極電位還低于0.7V，故，故T5管仍截止。管仍截止。T3、T4管還是處于導(dǎo)通狀態(tài)。管還是處于導(dǎo)通狀態(tài)。 TTL與非門的電壓傳輸特性與非門的電壓傳輸特性CD段段(過渡區(qū)過渡區(qū))：1.3VvI1.4V，T5管管開始導(dǎo)通，開始導(dǎo)通，T2、T3、T4管也都處于導(dǎo)通狀管也都處于導(dǎo)通狀態(tài)，態(tài)，T4、T5管有一小管有一小段時(shí)間同時(shí)導(dǎo)通，故段時(shí)間同時(shí)導(dǎo)通，故有很大電流流過有很大電流流過R4電電阻，阻，T2管提供管提供T5管很管很大的基極電流大的基極電流;T2、T5管趨于飽和導(dǎo)通，管趨于

24、飽和導(dǎo)通，T4管趨于截止，輸出電管趨于截止，輸出電壓壓vO急劇下降到低電平急劇下降到低電平vO=0.3V。由于由于vI的微小變化而引起輸出電壓的微小變化而引起輸出電壓vO的急劇下降，的急劇下降，故此段稱為過渡區(qū)或轉(zhuǎn)折區(qū)。故此段稱為過渡區(qū)或轉(zhuǎn)折區(qū)。 TTL與非門的電壓傳輸特性與非門的電壓傳輸特性CD段段(過渡區(qū)過渡區(qū))：CD段中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入段中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸入電壓，既是電壓，既是T5管截止管截止和導(dǎo)通的分界線，又和導(dǎo)通的分界線，又是輸出高、低電平的是輸出高、低電平的分界線，故此電壓稱分界線，故此電壓稱閾值電壓閾值電壓VT（門檻電（門檻電壓），壓），VT=1.4V。VT是決定與非門狀態(tài)的重要參數(shù)。當(dāng)是

25、決定與非門狀態(tài)的重要參數(shù)。當(dāng)vIVT時(shí)，時(shí)，與非門截止，輸出高電平。與非門截止，輸出高電平。當(dāng)當(dāng)vIVT時(shí)，與非門飽和導(dǎo)通，輸出低電平。時(shí)，與非門飽和導(dǎo)通，輸出低電平。VT TTL與非門的電壓傳輸特性與非門的電壓傳輸特性DE段（飽和區(qū)）：段（飽和區(qū)）：vI1.4V以后，以后，T1管處管處于倒置工作狀態(tài)，于倒置工作狀態(tài)，VB1被箝位在被箝位在2.1V，T2、T5管進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀管進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，態(tài)，T3管微導(dǎo)通，管微導(dǎo)通，T4管截止。管截止。由于由于T2、T5管飽和導(dǎo)管飽和導(dǎo)通，故稱該段為飽和通，故稱該段為飽和區(qū)。區(qū)。抗干擾能力抗干擾能力(輸入噪聲容限輸入噪聲容限)關(guān)門電平關(guān)門電平VOFF：輸

26、出為：輸出為標(biāo)準(zhǔn)高電平標(biāo)準(zhǔn)高電平VSH時(shí)所允時(shí)所允許的最大輸入低電平值。許的最大輸入低電平值。通常通常VOFF=0.8V。開門電平開門電平VON：輸出為：輸出為標(biāo)準(zhǔn)低電平標(biāo)準(zhǔn)低電平VSL時(shí)所允時(shí)所允許的最小輸入高電平值。許的最小輸入高電平值。通常通常VON=1.8V。 VNL抗干擾能力（輸入噪聲容限）：不破壞與抗干擾能力（輸入噪聲容限）：不破壞與非門輸出邏輯狀態(tài)所允許的最大干擾電壓。非門輸出邏輯狀態(tài)所允許的最大干擾電壓。VNHVOFFVON輸入低電輸入低電平的抗干平的抗干擾能力擾能力 輸入高電平輸入高電平的抗干擾能的抗干擾能力力 抗干擾能力抗干擾能力(輸入噪聲容限輸入噪聲容限)VNL=VILm

27、ax-VOLmaxVNH=VOHmin-VIHminTTL與非門的輸入特性、輸出與非門的輸入特性、輸出特性和帶負(fù)載能力特性和帶負(fù)載能力 了解輸入輸出特性，可正確處理了解輸入輸出特性，可正確處理TTL與非與非門之間和其它電路之間的連接問題。只要門之間和其它電路之間的連接問題。只要輸入端、輸出端的電路結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)與輸入端、輸出端的電路結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)與TTL與非門相同，輸入、輸出特性對(duì)其它與非門相同，輸入、輸出特性對(duì)其它TTL電路也適用。電路也適用。TTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 輸入特性是描述輸入電流與輸入電壓之間的關(guān)系輸入特性是描述輸入電流與輸入電壓之間的關(guān)系曲線，如圖曲線，如圖2-8

28、所示的特性曲線。規(guī)定輸入電流流所示的特性曲線。規(guī)定輸入電流流入輸入端為正，而從輸入端流出為負(fù)。入輸入端為正，而從輸入端流出為負(fù)。TTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 當(dāng)當(dāng)vI小于小于0.6V時(shí)時(shí)T2是截止的，是截止的，T1基極電流均經(jīng)其基極電流均經(jīng)其發(fā)射極流出（因集電極的負(fù)載電阻很大，發(fā)射極流出（因集電極的負(fù)載電阻很大，IC1可以可以忽略不計(jì)），這時(shí)電流大小可以近似計(jì)算為忽略不計(jì)），這時(shí)電流大小可以近似計(jì)算為iI=-(VCC-VBE1-vI)/R1。TTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 當(dāng)當(dāng)vI=0時(shí)，相當(dāng)于輸入端接地，故將此時(shí)的輸入時(shí)，相當(dāng)于輸入端接地，故將此時(shí)的輸入電流稱為輸入短路電流

29、電流稱為輸入短路電流IIS，IIS=(VCC-VBE1)/R1=(5-0.7)/31.4mA。輸入短路電流輸入短路電流IIS=1.4mATTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 當(dāng)當(dāng)vI等于等于0.6V時(shí)時(shí)T2管開始導(dǎo)通，管開始導(dǎo)通，T2管導(dǎo)通以后管導(dǎo)通以后IB1一部分就要流入一部分就要流入T2管的基極，管的基極，iI的絕對(duì)值隨之略有的絕對(duì)值隨之略有減小；減??；vI繼續(xù)增加，繼續(xù)增加，IB2要繼續(xù)增大，而要繼續(xù)增大，而iI的絕對(duì)值的絕對(duì)值繼續(xù)減小。繼續(xù)減小。 0.6VTTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 當(dāng)當(dāng)vI增加到增加到1.3V以后，以后，T5管開始導(dǎo)通，管開始導(dǎo)通，VB1被箝位被箝位在在

30、2.1V左右；此后，左右；此后，iI的絕對(duì)值隨的絕對(duì)值隨vI的增大而迅速的增大而迅速減小。減小。 TTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 IB1絕大部分經(jīng)絕大部分經(jīng)T1集電結(jié)流入集電結(jié)流入T2的基極。當(dāng)?shù)幕鶚O。當(dāng)vI大于大于1.4V以后，以后，T1就進(jìn)入倒置工作狀態(tài)，就進(jìn)入倒置工作狀態(tài)，iI的方向由負(fù)的方向由負(fù)變?yōu)檎?，就是說變?yōu)檎?，就是說iI由由e1端流入輸入端，此時(shí)的輸入端流入輸入端，此時(shí)的輸入電流稱為輸入漏電流電流稱為輸入漏電流IIH，其值約為，其值約為10A。IIHTTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 輸入短路電流輸入短路電流IIS1.4mA。輸入漏（高電平）電流輸入漏（高電平）電流I

31、IH10A。IIHIISTTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)與非門的輸入端需要經(jīng)外接在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)與非門的輸入端需要經(jīng)外接電阻電阻RI接地。如圖接地。如圖2-9(a)圖所示。圖所示。此時(shí)就有電流此時(shí)就有電流II流過流過RI，并在其上產(chǎn)生電壓降，并在其上產(chǎn)生電壓降vI。TTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 當(dāng)輸入端所接電阻當(dāng)輸入端所接電阻RI=0時(shí)，即輸入端接地時(shí)，輸時(shí)，即輸入端接地時(shí)，輸出為高電平；出為高電平；而而RI=時(shí)，輸入電流沒有通路，與輸入端加高電時(shí)，輸入電流沒有通路，與輸入端加高電平等效，此時(shí)輸出為低電平。平等效，此時(shí)輸出為低電平。TTL與非門的輸入特性與

32、非門的輸入特性 即即RI比較小時(shí)，與非門截止，輸出高電平；比較小時(shí)，與非門截止，輸出高電平；RI較較大時(shí)，與非門飽和，輸出為低電平；大時(shí)，與非門飽和，輸出為低電平；RI不大不小不大不小時(shí)，與非門工作在線性區(qū)或轉(zhuǎn)折區(qū)。時(shí)，與非門工作在線性區(qū)或轉(zhuǎn)折區(qū)。TTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 TTL門輸入端所接電阻的大小會(huì)影響輸出狀態(tài)。門輸入端所接電阻的大小會(huì)影響輸出狀態(tài)。vI和和RI之間的關(guān)系曲線叫做輸入端負(fù)載特性。之間的關(guān)系曲線叫做輸入端負(fù)載特性。TTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 發(fā)射結(jié)導(dǎo)通時(shí)發(fā)射結(jié)導(dǎo)通時(shí) )(BE1CC1IIIVVRRRv TTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 在在RI

33、R1條件下，條件下，vI幾乎和幾乎和RI成正比，成正比，vI隨隨RI增增加而增加。如圖加而增加。如圖2-9(b)所示。所示。)(BE1CC1IIIVVRRRv RI ，vI=1.4V，T5管導(dǎo)通，管導(dǎo)通，VB1被箝位在被箝位在2.1V。RI，vI=1.4V。則公式不再適用。則公式不再適用。 TTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 關(guān)門電阻關(guān)門電阻ROFF：保證：保證TTL與非門關(guān)閉，輸出為標(biāo)與非門關(guān)閉，輸出為標(biāo)準(zhǔn)高電平時(shí)，所允許的準(zhǔn)高電平時(shí)，所允許的RI最大值。一般最大值。一般ROFF=0.8k。RIROFF時(shí)，與非門輸出高電平。時(shí)，與非門輸出高電平。 TTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性

34、開門電阻開門電阻RON：保證：保證TTL與非門導(dǎo)通，輸出為標(biāo)與非門導(dǎo)通，輸出為標(biāo)準(zhǔn)低電平時(shí)，所允許的準(zhǔn)低電平時(shí)，所允許的RI最小值。一般最小值。一般RON=2k。RIRON時(shí)，與非門輸出低電平。時(shí)，與非門輸出低電平。 輸入負(fù)載特性是輸入負(fù)載特性是TTL與非門特有的，與非門特有的，不能用于不能用于CMOS門。門。TTL與非門的輸入特性與非門的輸入特性 與非門多余端的處理：輸入信號(hào)數(shù)目少于與非門多余端的處理：輸入信號(hào)數(shù)目少于與非門輸入端個(gè)數(shù)，出現(xiàn)多余端。與非門輸入端個(gè)數(shù)，出現(xiàn)多余端。與非門輸入端懸空相當(dāng)于接高電平與非門輸入端懸空相當(dāng)于接高電平實(shí)際使用時(shí)，不采用懸空的方法，防止干擾信實(shí)際使用時(shí)，不采

35、用懸空的方法，防止干擾信號(hào)引入號(hào)引入多余輸入端多余輸入端接電源的正端或固定高電平接電源的正端或固定高電平并聯(lián)使用并聯(lián)使用TTL與非門的輸出特性與非門的輸出特性 TTL與非門實(shí)際工作時(shí)，輸出端總要接負(fù)與非門實(shí)際工作時(shí)，輸出端總要接負(fù)載，產(chǎn)生負(fù)載電流，此電流也在影響輸出載，產(chǎn)生負(fù)載電流，此電流也在影響輸出電壓的大小。電壓的大小。輸出電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系曲線，稱輸出電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系曲線，稱為輸出特性。輸出電壓有高電平、低電平為輸出特性。輸出電壓有高電平、低電平兩種狀態(tài)，所以有兩種輸出特性。兩種狀態(tài)，所以有兩種輸出特性。 TTL與非門的輸出特性與非門的輸出特性 與非門輸入全為高電平時(shí)，輸與

36、非門輸入全為高電平時(shí)，輸出為低電平。出為低電平。T1管倒置工作，管倒置工作，T2、T5管飽和導(dǎo)通，管飽和導(dǎo)通，T3管微導(dǎo)通，管微導(dǎo)通，T4管截止。管截止。這時(shí)輸出級(jí)等效電路如圖這時(shí)輸出級(jí)等效電路如圖2-10(a)所示，其基極電流很大，是灌所示，其基極電流很大，是灌電流負(fù)載。電流負(fù)載。 輸出為低電平時(shí)的輸出特性輸出為低電平時(shí)的輸出特性 TTL與非門的輸出特性與非門的輸出特性 輸出為低電平時(shí)的輸出特性輸出為低電平時(shí)的輸出特性 是三極管在基極電流為某一值時(shí)是三極管在基極電流為某一值時(shí)共射極接法的輸出特性曲線如圖共射極接法的輸出特性曲線如圖2-10(b)所示。所示。T5飽和，其導(dǎo)通電阻飽和，其導(dǎo)通電阻

37、rce很小很小（十幾歐姆），所以（十幾歐姆），所以iL增加時(shí)增加時(shí)vO僅稍有增加，輸出低電平僅稍有增加，輸出低電平VOL。當(dāng)當(dāng)iL增加到大于某值后，增加到大于某值后，T5管退管退出飽和進(jìn)入放大，出飽和進(jìn)入放大，vO迅速上升，迅速上升，破壞了輸出為低電平的邏輯關(guān)系，破壞了輸出為低電平的邏輯關(guān)系，因此對(duì)灌電流值要有限制。因此對(duì)灌電流值要有限制。 IOLmaxVOLmaxTTL與非門的輸出特性與非門的輸出特性 輸出為高電平時(shí)的輸出特性輸出為高電平時(shí)的輸出特性 當(dāng)與非門輸入端其中有當(dāng)與非門輸入端其中有一端為低電平時(shí)，輸出為一端為低電平時(shí)，輸出為高電平。高電平。T1管處于飽和狀態(tài)，管處于飽和狀態(tài)，T2、

38、T5管截止，管截止，T3、T4管導(dǎo)通。管導(dǎo)通。這時(shí)輸出級(jí)等效電路如這時(shí)輸出級(jí)等效電路如圖圖2-11(a)所示，負(fù)載是拉所示，負(fù)載是拉電流負(fù)載。電流負(fù)載。 TTL與非門的輸出特性與非門的輸出特性 輸出為高電平時(shí)的輸出特性輸出為高電平時(shí)的輸出特性 在在iL較小時(shí)，較小時(shí)，T3處于飽和邊處于飽和邊緣，緣，T4管放大，管放大，T3、T4組成組成的復(fù)合管有一定的放大作用，的復(fù)合管有一定的放大作用，輸出特性曲線如圖輸出特性曲線如圖2-11(b)所示。所示。輸出電阻很小，輸出電阻很小，TTL與非與非門的輸出電壓門的輸出電壓vO 隨隨iL變化不變化不大，故輸出高電平大，故輸出高電平VOH。當(dāng)當(dāng)iL增加到大于某

39、值后，增加到大于某值后，R4上壓降增大，上壓降增大，VC3下降，使下降，使T3進(jìn)入深飽和，進(jìn)入深飽和， 復(fù)合管跟隨器處于飽和狀態(tài)，復(fù)合管跟隨器處于飽和狀態(tài)，失去跟隨作用，失去跟隨作用，輸出電壓輸出電壓vO隨負(fù)載電流的增隨負(fù)載電流的增加而迅速下降，加而迅速下降，vOVCC-VCES3-VBE4-iLR4。 為了保證為了保證vO為標(biāo)準(zhǔn)高電平。為標(biāo)準(zhǔn)高電平。對(duì)拉電流值要有限制。對(duì)拉電流值要有限制。 IOHmaxVOHmin帶負(fù)載能力帶負(fù)載能力TTL與非門的輸出端接上負(fù)載后，負(fù)載有灌電流與非門的輸出端接上負(fù)載后，負(fù)載有灌電流負(fù)載和拉電流負(fù)載。圖負(fù)載和拉電流負(fù)載。圖2-12分別表示灌電流負(fù)載分別表示灌電

40、流負(fù)載和拉電流負(fù)載。和拉電流負(fù)載。 拉電流負(fù)載增加會(huì)使與非門拉電流負(fù)載增加會(huì)使與非門的輸出高電平下降；的輸出高電平下降；灌電流負(fù)載增加會(huì)使與非門的灌電流負(fù)載增加會(huì)使與非門的輸出低電平上升。輸出低電平上升。IL=NOIISIL=NOIIH帶負(fù)載能力帶負(fù)載能力電路輸出高、低電平時(shí)有輸出電阻，所以輸電路輸出高、低電平時(shí)有輸出電阻，所以輸出的高、低電平隨負(fù)載電流改變，變化小，出的高、低電平隨負(fù)載電流改變，變化小，說明門的帶負(fù)載能力強(qiáng)。說明門的帶負(fù)載能力強(qiáng)。用輸出電平變化不超過某一規(guī)定值（高電平用輸出電平變化不超過某一規(guī)定值（高電平不低于高電平下限值不低于高電平下限值VOHmin，低電平不高于，低電平不

41、高于低電平的上限值低電平的上限值VOLmax）時(shí)的最大負(fù)載電流，）時(shí)的最大負(fù)載電流，來定量描述門電路的帶負(fù)載能力大小。來定量描述門電路的帶負(fù)載能力大小。帶負(fù)載能力帶負(fù)載能力負(fù)載電流大，帶負(fù)載能力強(qiáng)；反之，帶負(fù)載負(fù)載電流大，帶負(fù)載能力強(qiáng)；反之，帶負(fù)載能力弱。能力弱。一個(gè)門的輸出電平有高電平、低電平之分，一個(gè)門的輸出電平有高電平、低電平之分，因此，說這個(gè)門的帶負(fù)載能力，必須綜合考因此，說這個(gè)門的帶負(fù)載能力，必須綜合考慮輸出高電平時(shí)的帶負(fù)載能力和輸出低電平慮輸出高電平時(shí)的帶負(fù)載能力和輸出低電平時(shí)的帶負(fù)載能力。時(shí)的帶負(fù)載能力。帶負(fù)載能力帶負(fù)載能力扇出系數(shù)：門電路驅(qū)動(dòng)同類門的最大數(shù)目。扇出系數(shù)：門電路驅(qū)

42、動(dòng)同類門的最大數(shù)目。輸出高電平時(shí)的扇出系數(shù)輸出高電平時(shí)的扇出系數(shù) IHmaxOHmaxOHIIN 輸出低電平時(shí)的扇出系數(shù)輸出低電平時(shí)的扇出系數(shù) ILmaxOLmaxOLIIN 一個(gè)門的扇出系數(shù)只能是一個(gè)。若一個(gè)門的扇出系數(shù)只能是一個(gè)。若NOH和和NOL不同時(shí)，應(yīng)取不同時(shí)，應(yīng)取NOH和和NOL中小的一個(gè)。中小的一個(gè)。 TTL與非門的動(dòng)態(tài)特性與非門的動(dòng)態(tài)特性 平均傳輸延遲時(shí)間平均傳輸延遲時(shí)間 二極管、三極管存在開關(guān)時(shí)間，由二極管和三極二極管、三極管存在開關(guān)時(shí)間，由二極管和三極管構(gòu)成的管構(gòu)成的TTL電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，即電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，即輸出不能立即響應(yīng)輸入信號(hào)的變化，而有一

43、定的延輸出不能立即響應(yīng)輸入信號(hào)的變化，而有一定的延遲。如圖遲。如圖2-13所示。所示。而電阻、二極管、三極管等元器件寄生電容的存而電阻、二極管、三極管等元器件寄生電容的存在，還會(huì)使輸出電壓波形的上升沿和下降沿變得不在，還會(huì)使輸出電壓波形的上升沿和下降沿變得不那么陡。那么陡。導(dǎo)通傳輸導(dǎo)通傳輸延遲時(shí)間延遲時(shí)間 截止傳輸截止傳輸延遲時(shí)間延遲時(shí)間 平均傳輸延遲時(shí)間平均傳輸延遲時(shí)間 2PLHPHLpdttt 傳輸延遲時(shí)間小，傳輸延遲時(shí)間小，表明門的工作速度表明門的工作速度可以高，反之，門可以高，反之，門的工作速度必須降的工作速度必須降低。低。TTL與非門的動(dòng)態(tài)特性與非門的動(dòng)態(tài)特性 動(dòng)態(tài)尖峰電流動(dòng)態(tài)尖峰電

44、流 靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí)TTL與非門電路的電源電流比較小，在與非門電路的電源電流比較小，在10mA左右。在動(dòng)態(tài)情況下，由于左右。在動(dòng)態(tài)情況下，由于T5工作在深飽工作在深飽和狀態(tài)，和狀態(tài)，T4必定在必定在T5截止之前就導(dǎo)通了。這樣就截止之前就導(dǎo)通了。這樣就出現(xiàn)了瞬間出現(xiàn)了瞬間T4和和T5都導(dǎo)通的狀態(tài)。這一瞬間電源都導(dǎo)通的狀態(tài)。這一瞬間電源電流比靜態(tài)時(shí)的電源電流大，但持續(xù)時(shí)間較短，電流比靜態(tài)時(shí)的電源電流大，但持續(xù)時(shí)間較短，故稱之為尖峰電流或浪涌電流。輸出由高電平變故稱之為尖峰電流或浪涌電流。輸出由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，也會(huì)出現(xiàn)為低電平時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)T4、T5都導(dǎo)通，導(dǎo)致都導(dǎo)通，導(dǎo)致ICC出現(xiàn)尖峰。出現(xiàn)尖峰。T

45、TL與非門的動(dòng)態(tài)特性與非門的動(dòng)態(tài)特性 動(dòng)態(tài)尖峰電流動(dòng)態(tài)尖峰電流 如圖如圖2-14所示。所示。在工作頻率較高在工作頻率較高時(shí)，尖峰電流對(duì)電時(shí)，尖峰電流對(duì)電源平均電流影響不源平均電流影響不可忽略。它使電源可忽略。它使電源的平均電流增大，的平均電流增大，這就要求加大電源這就要求加大電源的容量。的容量。 電源的尖峰電流電源的尖峰電流在電路內(nèi)部流通時(shí)，在電路內(nèi)部流通時(shí)，會(huì)在電源線和地線會(huì)在電源線和地線上產(chǎn)生電壓降，形上產(chǎn)生電壓降，形成一個(gè)干擾源，為成一個(gè)干擾源，為此，要采取合理的此，要采取合理的接地和去耦措施，接地和去耦措施，使之在允許范圍內(nèi)。使之在允許范圍內(nèi)。 2.3 其他類型的其他類型的TTL門電路

46、門電路 TTL門電路除了與非門外，還有其它邏輯功門電路除了與非門外，還有其它邏輯功能的門電路，如與門、或門、或非門、與或能的門電路，如與門、或門、或非門、與或非門、異或門、同或門、集電極開路門和三非門、異或門、同或門、集電極開路門和三態(tài)門等，還有與擴(kuò)展器、或擴(kuò)展器和與或擴(kuò)態(tài)門等，還有與擴(kuò)展器、或擴(kuò)展器和與或擴(kuò)展器等。展器等。主要介紹集電極開路門和三態(tài)門。主要介紹集電極開路門和三態(tài)門。集電極開路門集電極開路門(OC門門)線與線與 ：把幾個(gè)邏輯門把幾個(gè)邏輯門的輸出端直接連在一的輸出端直接連在一起實(shí)現(xiàn)邏輯與。起實(shí)現(xiàn)邏輯與。 TTL與非門直接線與與非門直接線與出現(xiàn)的問題：出現(xiàn)的問題：F1=1，F(xiàn)2=0

47、就會(huì)在電就會(huì)在電源和地之間形成一個(gè)低源和地之間形成一個(gè)低阻通路，破壞了邏輯關(guān)阻通路，破壞了邏輯關(guān)系，而且還會(huì)把截止門系，而且還會(huì)把截止門中的導(dǎo)通管中的導(dǎo)通管T4燒壞。燒壞。 集電極開路門集電極開路門(OC門門)集電極開路門集電極開路門(OC門門)電路結(jié)構(gòu)：把電路結(jié)構(gòu)：把TTL與非門電路的推拉輸出級(jí)改與非門電路的推拉輸出級(jí)改為三極管集電極開路輸出為三極管集電極開路輸出,稱為集電極開路稱為集電極開路(Open Collector)門電路。門電路。RL上上拉拉電電阻阻集電極開路門集電極開路門(OC門門)集電極開路門集電極開路門(OC門門)邏輯符號(hào)如圖邏輯符號(hào)如圖(b)所示。所示。 邏輯功能：邏輯功能

48、：ABF 幾個(gè)幾個(gè)OC門的門的輸出端直接并輸出端直接并聯(lián)后可共用一聯(lián)后可共用一個(gè)集電極負(fù)載個(gè)集電極負(fù)載電阻電阻RL和電源和電源VCC。 只要恰當(dāng)?shù)剡x只要恰當(dāng)?shù)剡x擇電源電壓和擇電源電壓和負(fù)載電阻，就負(fù)載電阻，就可以保證輸出可以保證輸出電平的高、低電平的高、低要求，而又有要求，而又有效地防止輸出效地防止輸出管電流過大。管電流過大。 集電極開路門集電極開路門(OC門門)集電極負(fù)載電阻集電極負(fù)載電阻RL的選擇的選擇利用利用OC門可以實(shí)現(xiàn)線與功能。門可以實(shí)現(xiàn)線與功能。當(dāng)有當(dāng)有m個(gè)個(gè)OC門直接并聯(lián)，并帶有門直接并聯(lián)，并帶有n個(gè)與非個(gè)與非門作負(fù)載時(shí)，只要公共外接負(fù)載電阻門作負(fù)載時(shí)，只要公共外接負(fù)載電阻RL選

49、選擇適當(dāng)，就可以保證輸出高電平不低于規(guī)擇適當(dāng)，就可以保證輸出高電平不低于規(guī)定的定的VOHmin值；又可以保證輸出低電平不高值；又可以保證輸出低電平不高于規(guī)定的于規(guī)定的VOLmax。而且也不會(huì)在電源和地之。而且也不會(huì)在電源和地之間形成低阻通路。間形成低阻通路。 集電極開路門集電極開路門(OC門門)集電極負(fù)載電阻集電極負(fù)載電阻RL的選擇的選擇若若m個(gè)個(gè)OC與非門的輸出都為高電平直接并聯(lián)，則與非門的輸出都為高電平直接并聯(lián)，則線與結(jié)果為高電平，如圖線與結(jié)果為高電平，如圖2-17所示。所示。為保證并聯(lián)輸出高電為保證并聯(lián)輸出高電平不低于規(guī)定的平不低于規(guī)定的VOHmin值，則要求值，則要求RL取值不取值不能

50、太大，才能保證能太大，才能保證VCC-IRLRLVOHmin。OC門門個(gè)數(shù)個(gè)數(shù) TTL與非門輸入與非門輸入端的個(gè)數(shù)端的個(gè)數(shù) OC門輸出管截門輸出管截止時(shí)的漏電流止時(shí)的漏電流 負(fù)載門每個(gè)輸入端負(fù)載門每個(gè)輸入端為高電平時(shí)的輸入為高電平時(shí)的輸入漏電流漏電流 IRL=mIOH+pIIH VCC-(mIOH+pIIH)RLVOHmin RL最大值最大值RLmax為：為： IHOHOHminCCLmaxpImIVVR VCC-IRLRLVOHmin集電極開路門集電極開路門(OC門門)當(dāng)當(dāng)OC門線與輸出為低電平時(shí)，從最不利情門線與輸出為低電平時(shí)，從最不利情況考慮，設(shè)只有一個(gè)況考慮，設(shè)只有一個(gè)OC門處于導(dǎo)通狀

51、態(tài)，門處于導(dǎo)通狀態(tài)，而其它的而其它的OC門均截止，如圖門均截止，如圖2-18所示。所示。 RL不能太小，應(yīng)保證不能太小，應(yīng)保證在所有的負(fù)載電流全部在所有的負(fù)載電流全部流入唯一導(dǎo)通的流入唯一導(dǎo)通的OC門時(shí)，門時(shí)，線與輸出低電平仍能低線與輸出低電平仍能低于規(guī)定的于規(guī)定的VOLmax值，即值，即VCC-IRLRLVOLmax。 OC門導(dǎo)通時(shí)的門導(dǎo)通時(shí)的最大負(fù)載電流最大負(fù)載電流 TTL與非門輸與非門輸入短路電流入短路電流 注注：無論一個(gè)門有：無論一個(gè)門有幾個(gè)輸入端接在幾個(gè)輸入端接在VOL上，上，IIS都是同樣大。都是同樣大。 IRL=IOL-nIIS VCC-IRLRLVOLmaxVCC-(IOL-n

52、IIS)RLVOLmaxRL最小值最小值RLmin為：為： ISOLOLmaxCCLminnIIVVR RLminRLRLmax 集電極開路門集電極開路門(OC門門)OC門的應(yīng)用：門的應(yīng)用：實(shí)現(xiàn)與或非邏輯實(shí)現(xiàn)與或非邏輯(線與線與)將幾個(gè)將幾個(gè)OC門的輸出直接并聯(lián)在一起，然后通過門的輸出直接并聯(lián)在一起，然后通過一個(gè)公共上拉電阻一個(gè)公共上拉電阻RL接到電源接到電源VCC上，如圖上，如圖2-19所示。所示。111BAF 222BAF nnnBAF ， nnnBABABAFFFF 221121nnBABABA 2211實(shí)現(xiàn)了與或?qū)崿F(xiàn)了與或非的功能非的功能 集電極開路門集電極開路門(OC門門)OC門的應(yīng)

53、用：門的應(yīng)用：實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)移 在數(shù)字系統(tǒng)的接口（與外部設(shè)備相聯(lián)系的電路）在數(shù)字系統(tǒng)的接口（與外部設(shè)備相聯(lián)系的電路）需要有電平轉(zhuǎn)換的時(shí)候，常用需要有電平轉(zhuǎn)換的時(shí)候，常用OC門實(shí)現(xiàn)，如圖門實(shí)現(xiàn)，如圖2-20所示電路。所示電路。 ， 集電極開路門集電極開路門(OC門門)OC門的應(yīng)用：門的應(yīng)用：用作驅(qū)動(dòng)器用作驅(qū)動(dòng)器 用用OC門驅(qū)動(dòng)指示燈、繼電器和脈沖變壓器門驅(qū)動(dòng)指示燈、繼電器和脈沖變壓器等。等。當(dāng)用于驅(qū)動(dòng)指示燈時(shí)，上拉電阻由指示燈當(dāng)用于驅(qū)動(dòng)指示燈時(shí)，上拉電阻由指示燈代替，指示燈的一端于代替，指示燈的一端于OC門的輸出相連，門的輸出相連，另一端接上電源。另一端接上電源。如果電流過大，可串入一個(gè)

54、適當(dāng)?shù)南蘖麟娙绻娏鬟^大，可串入一個(gè)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮?。阻。?集電極開路門集電極開路門(OC門門)用作驅(qū)動(dòng)器用作驅(qū)動(dòng)器 例例 試用試用74LS系列邏輯門，驅(qū)動(dòng)一只系列邏輯門，驅(qū)動(dòng)一只VD=1.5V，ID=6mA的發(fā)光二極管。的發(fā)光二極管。解：與非門解：與非門74LS00的的IOL為為4mA，不能驅(qū)動(dòng)，不能驅(qū)動(dòng)ID=6mA的發(fā)光二極管。集電極開路與非門的發(fā)光二極管。集電極開路與非門74LS01的的IOL為為6mA，故可選用，故可選用74LS01來驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，其電路來驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，其電路如圖所示。如圖所示。， 限流電阻限流電阻 kVVVR5 . 065 . 05 . 156OLDCC三態(tài)輸出門

55、（三態(tài)輸出門（TSL門）門）三態(tài)邏輯（三態(tài)邏輯（Three State Logic）輸出門，）輸出門，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱TSL門。它是在一般門電路的基礎(chǔ)上增門。它是在一般門電路的基礎(chǔ)上增加控制電路和控制端構(gòu)成的。加控制電路和控制端構(gòu)成的。三態(tài)輸出是指三態(tài)門處于工作狀態(tài)三態(tài)輸出是指三態(tài)門處于工作狀態(tài)高電平高電平低電平低電平非工作狀態(tài)的高阻態(tài)非工作狀態(tài)的高阻態(tài)(禁止態(tài)、開路態(tài)禁止態(tài)、開路態(tài))三態(tài)輸出門（三態(tài)輸出門（TSL門）門）三態(tài)與非門的電路結(jié)構(gòu)如圖三態(tài)與非門的電路結(jié)構(gòu)如圖(a) 所示。所示。EN三態(tài)輸出門（三態(tài)輸出門（TSL門）門）VEN=0.3V (EN=0),VB1=1.0V,VB3=1.0V, T

56、4、T5截止。截止。 輸出為高阻輸出為高阻態(tài)態(tài)BABAF 1工作原理工作原理VEN=3.6V(EN=1), D截止，就是與非門。截止，就是與非門。1.0V1.0V三態(tài)輸出門（三態(tài)輸出門（TSL門）門）三態(tài)門的用途：三態(tài)門的用途：在總線傳輸中的應(yīng)用在總線傳輸中的應(yīng)用利用三態(tài)門向同一個(gè)總線利用三態(tài)門向同一個(gè)總線MN上輪流傳輸信號(hào)不會(huì)上輪流傳輸信號(hào)不會(huì)互相干擾。互相干擾。 工作條件是：在任何時(shí)間工作條件是：在任何時(shí)間里只能有一個(gè)三態(tài)門處于里只能有一個(gè)三態(tài)門處于工作狀態(tài)，其余的門處于工作狀態(tài)，其余的門處于高阻態(tài)。高阻態(tài)。 三態(tài)輸出門（三態(tài)輸出門（TSL門）門）三態(tài)門的用途：三態(tài)門的用途：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳

57、輸實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸EN=0，G1高阻，高阻，N經(jīng)經(jīng)G2向向M送數(shù)據(jù)。送數(shù)據(jù)。 EN=1，G2高阻，高阻，M經(jīng)經(jīng)G1向向N送數(shù)據(jù)。送數(shù)據(jù)。2.4 MOS邏輯門邏輯門單極型單極型MOS(Metal Oxide Semiconductor)集集成電路分成電路分PMOS、NMOS和和CMOS三種。三種。NMOS電氣性能較好，工藝較簡(jiǎn)單，適合制電氣性能較好，工藝較簡(jiǎn)單，適合制作高性能的存儲(chǔ)器、微處理器等大規(guī)模集成作高性能的存儲(chǔ)器、微處理器等大規(guī)模集成電路。電路。而由而由NMOS和和PMOS構(gòu)成的互補(bǔ)型構(gòu)成的互補(bǔ)型CMOS電電路以其性能好、功耗低等顯著特點(diǎn)，得到愈路以其性能好、功耗低等顯著特點(diǎn)，得到愈來愈

58、廣泛的應(yīng)用。來愈廣泛的應(yīng)用。主要介紹主要介紹NMOS和和CMOS門電路。門電路。2.4 MOS邏輯門邏輯門MOS管截止時(shí)漏極和源極之間的內(nèi)阻管截止時(shí)漏極和源極之間的內(nèi)阻ROFF非常大，截止?fàn)顟B(tài)下的等效電路可以用斷非常大，截止?fàn)顟B(tài)下的等效電路可以用斷開的開關(guān)代替，如圖所示。開的開關(guān)代替，如圖所示。GDS截止?fàn)顟B(tài)等效電路截止?fàn)顟B(tài)等效電路MOS管導(dǎo)通狀態(tài)下漏極和源極之間的內(nèi)阻管導(dǎo)通狀態(tài)下漏極和源極之間的內(nèi)阻RON約在約在1k以內(nèi)，且與以內(nèi)，且與vGS的數(shù)值有關(guān)，的數(shù)值有關(guān)，有時(shí)不能忽略，導(dǎo)通狀態(tài)下的等效電路畫有時(shí)不能忽略，導(dǎo)通狀態(tài)下的等效電路畫出了導(dǎo)通電阻，如圖所示。出了導(dǎo)通電阻，如圖所示。GDS導(dǎo)

59、通狀態(tài)等效電路導(dǎo)通狀態(tài)等效電路電容是柵極輸入電容，約為幾個(gè)皮法。開電容是柵極輸入電容，約為幾個(gè)皮法。開關(guān)電路的輸出端不可避免地會(huì)帶有負(fù)載電關(guān)電路的輸出端不可避免地會(huì)帶有負(fù)載電容，在動(dòng)態(tài)工作情況下，漏極電流和輸出容，在動(dòng)態(tài)工作情況下，漏極電流和輸出電壓的變化都滯后于輸入電壓的變化。電壓的變化都滯后于輸入電壓的變化。NMOS管的開關(guān)特性管的開關(guān)特性當(dāng)用增強(qiáng)型當(dāng)用增強(qiáng)型NMOS做工作管時(shí)，如輸入電壓做工作管時(shí)，如輸入電壓vI為為高電平高電平（大于開啟電壓（大于開啟電壓VT）則）則NMOS管導(dǎo)通，開管導(dǎo)通，開關(guān)閉合，若滿足關(guān)閉合，若滿足RDRON，輸出電壓，輸出電壓vO為低電平。為低電平。vIVTNM

60、OS管的開關(guān)特性管的開關(guān)特性輸入電壓輸入電壓vI為為低電平低電平時(shí)則時(shí)則NMOS管截止，開管截止，開關(guān)斷開，若滿足關(guān)斷開，若滿足RDROFF，輸出電壓，輸出電壓vO為為高電平。高電平。PMOS管的開關(guān)特性管的開關(guān)特性A=1，開關(guān)斷開，開關(guān)斷開，F(xiàn)=0VI=0，管子截止，管子截止，VOVDDA=0，開關(guān)閉合，開關(guān)閉合，F(xiàn)=1VIVT，管子導(dǎo)通，管子導(dǎo)通，VO0如果導(dǎo)通，需要加負(fù)電壓。如果導(dǎo)通，需要加負(fù)電壓。 NMOS 門電路門電路NMOS 反相器反相器NMOS 與非門與非門 NMOS 或非門或非門 NMOS 與或非門與或非門 NMOS 異或門異或門 NMOS 三態(tài)門三態(tài)門NMOS反相器反相器T1