电子技术基础（第五版）课件 第9章 集成逻辑门电路.pptx

课题九集成逻辑门电路;

9.1TTL与非门;

9.1.1典型TTL与非门电路

1.电路组成

图9.1是典型TTL与非门电路，它由三部分组成：输入级由多发射极三极管V1和电阻R1组成，完成与逻辑功能；中间级由V2、R2、R3组成，其作用是将输入级送来的信号分成两个相位相反的信号来驱动V3和V5管；输出级由V3、V4、V5、R4和R5组成，其中V5为反相管，V3、V4组成的复合管是V5的有源负载，完成逻辑上的“非”。;;

2.工作原理

1)当输入端有低电平时(UiL=0.3V)

2)当输入端全为高电平时(UiH=3.6V)

当电路输入有低电平时，输出为高电平；而输入全为高电平时，输出为低电平。电路的输出和输入之间符合与非逻辑，即;

9.1.2TTL与非门的特性与主要参数

1.电压传输特性

电压传输特性是指与非门输出电压uo随输入电压ui变化的关系曲线。图9.2(a)、(b)分别为电压传输特性的测试电路和电压传输特性曲线。;;

图9.2(b)所示电压传输特性曲线可分成下列四段：

①ab段(截止区)0≤ui0.6V，uo=3.6V。

②bc段(线性区)0.6V≤ui1.3V，uo线性下降。

③cd段(转折区)1.3V≤ui1.5V，uo急剧下降。

④de段(饱和区)ui≥1.5V，uo=0.3V。;

从电压传输特性可得以下主要参数：

(1)输出高电平UoH和输出低电平UoL。UoH是指输入端有一个或一个以上为低电平时的输出高电平值；UoL是指输入端全部接高电平时的输出低电平值。UoH的典型值为3.6V，UoL的典型值为0.3V。但是，实际门电路的UoH和UoL并不是恒定值，考虑到元件参数的差异及实际使用时的情况，手册中规定高、低电平的额定值为：UoH=3V，UoL=0.35V。有的手册中还对标准高电平(输出高电平的下限值)USH及标准低电平(输出低电平的上限值)USL做出规定：USH≥2.7V，USL=0.5V。

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(2)阈值电压UTH。UTH是电压传输特性的转折区中点所对应的ui值，是V5管截止与导通的分界线，也是输出高、低电平的分界线。它的含义是：当uiUTH时，与非门关门(V5管截止)，输出为高电平；当uiUTH时，与非门开门(V5管导通)，输出为低电平。实际上，阈值电压有一定范围，通常取UTH=1.4V。

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(3)关门电平Uoff和开门电平Uon。在保证输出电压为标准高电平USH(即额定高电平的90%)的条件下，所允许的最大输入低电平称为关门电平Uoff。在保证输出电压为标准低

电平USL(额定低电平)的条件下，所允许的最小输入高电平称为开门电平Uon。Uoff和Uon是与非门电路的重要参数，表明正常工作情况下输入信号电平变化的极限值，同时也反映了电路的抗干扰能力。一般：0.8V≤Uoff≤1.4V，1.4V≤Uon≤1.8V。;

(4)噪声容限。低电平噪声容限是指与非门截止，保证输出高电平不低于高电平下限值时，在输入低电平基础上所允许叠加的最大正向干扰电压，用UNL表示。由图9.2可知，UNL=Uoff-UiL。高电平噪声容限是指与非门导通，保证输出低电平不高于低电平上限值时，在输入高电平基础上所允许叠加的最大负向干扰电压，用UNH表示。由图9.2可知，UNH=UiH-Uon。显然，为了提高器件的抗干扰能力，要求UNL与UNH尽可能地接近。;

2.输入特性

1)输入伏安特性

输入伏安特性是指与非门输入电流随输入电压变化的关系曲线。图9.3(a)为测试电路，图9.3(b)为TTL与非门的输入伏安特性曲线。一般规定输入电流以流入输入端为正。;;

由图9.3可以得到以下几个主要参数：

(1)输入短路电流IiS指当输入端有一个接地时，流经这个输入端的电流，如图9.4所示。由图9.4示。由图9.4得

当Ui=0时，有;;

(2)输入漏电流IiH指当任何一个输入端接高电平时，流经这个输入端的电流，如图9.5所示。由于此电流是流入与非门的，因而是正值。当与非门的前级驱动门输出为高电平时，IiH就是前级门的流出(拉)电流，因此，它也是一个和电路负载能力有关的参数。显然，IiH越大，前级门输出级的负载就越重。一般情况下，IiH40μA。

IiS和IiH都是TTL与非门的重要参数，是估算前级门带负载能力的依据之一。;;

2)输入端负载特性

输入端负载特性是指输入端接上电阻Ri时，输入电压ui随Ri的变化关系。图9.6(a)为测试电路，图9.6(b)为TTL与非门的输入负载特性曲线。