东北农业大学工程学院数字电子技术课件第2章 门电路（5）.ppt

2. 4 TTL 集成门电路 （Transistor—Transistor Logic） 2. 4. 1 TTL 反相器 一、电路组成及工作原理 +VCC(5V) R1 uI uo 4k? A D1 T1 T2 T3 T4 D R2 1.6k? R3 1k? R4 130? Y 输入级 中间级 输出级 D1 — 保护二极管 防止输入电压过低。 当 uI - 0.5 ~ - 0.7 V 时， D1 导通， uI 被钳制在 - 0.5 ~ - 0.7 V，不可能继续下降。 1. 电路组成 因为 D1 只起保护作用，不参加逻辑判断，为了便于分析，今后在有些电路中将省去。 2. 工作原理 +VCC(5V) R1 uI uo 4k? A T1 T2 T3 T4 D R2 1.6k? R3 1k? R4 130? Y 0V T1 的基极电压无法使 T2 和 T4 的发射结导通 T1 深度饱和 T2 、 T4截止，iC1 = 0 RL 拉电流 T3 、 D 导通 0V 3.6V 0V 0.7V 0V 负载的等效电阻 iC1 5V 因为 所以 则 ① +VCC(5V) R1 uI uo 4k? A T1 T2 T3 T4 D R2 1.6k? R3 1k? R4 130? Y 2. 工作原理 e b c 因为 : uE uB uC ，即 发射结反偏 集电结正偏 i i i = βi ib =(1+ βi )ib 4.3V c? e? 3.6 V 1.4V 0.7V 2.1V ② T1 倒置放大状态 T2 饱和，T3 、D 均截止 T4 饱和导通 uO = UCES4 ≤ 0.3V 1V 0.3V 0.3 uI/V uO/V 0 3.6 3.6 0.3 则 所以 输入短路电流 IIS 二、静态特性 1. 输入特性 (1) 输入伏安特性： 1 iI +VCC +5 V uI + - uo T1 iI uI + - be2 be4 +VCC +5 V R1 4k? I V / u I mA / i 0 1 2 -1 IS I IL I UIL UIH IH I 低电平输入电流 IIL 高电平输入电流或输入端漏电流 IIH 即：当 Ri 为 2.5 k? 以上电阻时，输入由低电平变为高电平 (2) 输入端负载特性： 1 +VCC +5V uI + - uo Ri T1 iB1 uI + - be2 be4 +VCC +5 V R1 4k? Ri Ri/ ? 0 2 6 4 1 2 uI / V T2、T4饱和导通 Ri = Ron — 开门电阻（2.5 k?） Ron T2、T4 截止 Ri = Roff — 关门电阻（ 0.7 k?） 即：当 Ri 为 0 .7 k? 以下电阻时 , 输入端相当于低电平。 Roff 0.7 V 1.4 V 2. 输出特性 uO 1 + VCC + 5 V uI + - + - iO uO / V iO /mA 0 10 20 30 -10 -20 -30 1 2 3 在输出为低电平条件下，带灌电流负载能力 IOL 可达 16 mA 0.3V 受功耗限制，带拉电流负载能力 IOH 可一般为 - 400 ?A 3.6V 注意： 输出短路电流 IOS 可达 - 33 mA，将造成器件过热烧毁 ，故门电路输出端不能接地！！！ 3. 电压传输特性 1 +VCC +5V uI + - uO + - A B 0 uO /V uI /V 1 2 3 4 1 2 3 4 AB 段： uI 0.5 V ， uB1 1.3 V ， T2 、T4 截止， T3 、D 导通。 截止区 3.6V BC 段： T2 开始导通(放大区)，T4 仍截止。 C 线性区 D 转折区 E 饱和区 0.3V CD 段： 反相器的 阈值电压(或 门槛电压) DE 段： uI 1.4 V ， T2 、T4 饱和导通， T3 、D 截止。 uO = UOL ≤ 0.3 V 阈值电压 （1）特性曲线分析： （2）输入端噪声容限 uI uO 1 G1 G2 1 输出高电平 典型值 = 3.6 V 输出低电平 典型值 = 0.3 V 输入高电平 典型值 = 3.6 V 输入低电平 典型值 = 0.3 V UNH —允许叠加的负向噪声电压的最大值 G2 输入高电平时的噪声容限： UNL —允许叠加的正向噪声电压的最大值 G2 输入低电平时的噪声容限： 三、动态特性 传输延迟时间 1 uI uO 50%Uom 50%Uim t uI 0 t uO 0 U