TTL反相器的工作原理TTL反相器电路4.反相器的电压传输特性及参数 电压传输特性：输出电压uO与输入电压uI的关系曲线。图2-10TTL反相器电路的电压传输特性截止区线性区转折区饱和区1.曲线分析VT4截止，称关门VT4饱和，称开门关于电压传输特性的几个参数(1)输出高电平UOH 典型值为3.4V。(2)输出低电平UOL典型值为0.2V。(3)开门电平UON一般要求UON≤1.8V(4)关门电平UOFF一般要求UOFF≥0.8V在保证输出为额定低电平的条件下，允许的最小输入高电平的数值，称为开门电平UON。
UON,关门。UOFFUON (5)阈值电压UTH电压传输特性曲线转折区中点所对应的uI值称为阈值电压UTH（又称门槛电平）。通常UTH≈1.4V。 6TTL反相器的输入特性和输出特性1）输入伏安特性输入电压和输入电流之间的关系曲线。图2-11TTL反相器的输入伏安特性（a）测试电路（b）输入伏安特性曲线两个重要参数： (1)输入短路电流IIS 当uI=0V时，iI从输入端流出。iI=－(VCC－UBE1)/R1=－(5－0.7)/4≈－1.09mA (2)高电平输入电流IIH当输入为高电平时，VT1的发射结反偏，集电结正偏，处于倒置工作状态，倒置工作的三极管电流放大系数β反很小(约在0.01以下)，所以iI=IIH=β反iB2IIH很小，约<=40μA左右。2)输出特性指输出电压与输出电流之间的关系曲线。 (1)输出高电平时的输出特性负载电流iL不可过大(<0.4mA)，否则输出高电平会降低。图2-13输出高电平时的输出特性（a）电路（b）特性曲线拉电流负载图2-14 输出低电平时的输出特性（a）电路（b）特性曲线(2)输出低电平时的输出特性负载电流iL不可过大，否则输出低电平会升高。但也可达16mA左右。灌电流负载例：点亮发光二极管NOH称为输出高电平时的扇出系数。产品规定:IOH=0.4mA。由此可得出：拉电流增大时，RC4上的压降增大，会使输出高电平降低。因此，把允许拉出输出端的电流定义为输出高电平电流IOH。3)扇出系数—能够驱动同类门电路的最大个数当负载门的个数增加，灌电流增大，会使T3脱离饱和，输出低电平升高。因此，把允许灌入输出端的电流定义为输出低电平电流IOL，产品规定IOL=16mA。由此可得出:NOL称为输出低电平时的扇出系数。一般NOL≠NOH，常取两者中的较小值作为门电路的扇出系数，用NO
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示。图2-12输入负载特性曲线（a）测试电路（b）输入负载特性曲线 TTL反相器的输入端对地接上电阻RI时，uI随RI的变化而变化的关系曲线。4）输入负载特性 在一定范围内，uI随RI的增大而升高。但当输入电压uI达到1.4V以后，uB1=2.1V，RI增大，由于uB1不变，故uI=1.4V也不变。这时VT2和VT4饱和导通，输出为低电平。虚框内为TTL反相器的部分内部电路RI不大不小时，工作在线性区或转折区。RI较小时，输出高电平；RI较大时，输出低电平；ROFFRONRI→∞悬空时？ (1)关门电阻ROFF——在保证门电路输出为额定高电平的条件下，所允许RI的最大值称为关门电阻。典型的TTL门电路ROFF≈0.7kΩ。>ROFF,关门。 (2)开门电阻RON——在保证门电路输出为额定低电平的条件下，所允许RI的最小值称为开门电阻。典型的TTL门电路RON≈3kΩ。
设计
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的一种TTL门电路。(1)电路结构：输出级是集电极开路的。1)集电极开路门的电路结构和逻辑符号(2)逻辑符号：用“◇”表示集电极开路。图2-19集电极开路的TTL与非门（a）电路（b）逻辑符号 2)集电极开路门的工作原理 当VT3饱和，输出低电平UOL＝0.2V； 当VT3截止，由外接电源E通过外接上拉电阻提供高电平UOH＝E。 因此，OC门电路必须外接电源和负载电阻，才能提供高电平输出信号。 (1)OC门的输出端并联，实现线与功能。RL为外接负载电阻。图2-20OC门的输出端并联实现线与功能Y1Y2Y000010100111Y1=ABY2=CD3）OC门实现”线与”（1）当输出高电平时，RL不能太大。RL为最大值时要保证输出电压为VOH（min）。(2)OC门进行线与时，外接上拉电阻RL的选择得：由+V&InIIIHVOHIHIH……&&……m个输入端RLCC&IOH（2）当输出低电平时所以：RL（min）＜RL＜RL（max）得：RL不能太小。RL为最小值时要保证输出电压最不利的情况是只有一个OC门导通+VIIOL&OLPCC&Rm’……I&&IL……ILV图2-21 用OC门实现电平转换的电路4）用OC门实现电平转换0.2V3.4V6.三态输出门电路（TS门） 三态门电路的输出有三种可能出现的状态：高电平、低电平、高阻。何为高阻状态？ 悬空、悬浮状态，又称为禁止状态。 测电阻为∞，故称为高阻状态。 测电压为0V，但不是接地。 因为悬空，所以测其电流为0A。(1)电路结构：增加了控制输入端（Enable）。1)三态门的电路结构(2)工作原理：01截止Y＝AB EN=0时，电路为正常的与非工作状态，所以称控制端低电平有效。10导通0.9V0.9V截止截止悬空当EN=1时，门电路输出端处于悬空的高阻状态。控制端高电平有效的三态门2)逻辑符号控制端低电平有效的三态门用“▽”表示输出为三态。高电平有效低电平有效3)三态门的主要应用－实现总线传输以及分时双向传送图2-23用三态门实现总线传输组成双向总线，实现信号的分时双向传送。图2.4.32用三态输出门接成总线结构返回 为了提高工作速度，降低功耗，提高抗干扰能力，各生产厂家对门电路作了多次改进。 74系列与54系列的电路具有完全相同的电路结构和电气性能参数。其不同之处见下表所示。 系列参数74系列54系列工作环境温度0~70OC-55~125OC电源电压工作范围5V±5%5V±10%三．TTL门电路的各个系列表2-6不同系列TTL门电路的比较系列参数54/74标准54H/74H高速54S/74S肖特基tpd/ns1064功耗/mw1022.520系列参数54LS/74LS低功耗肖特基54ALS/74ALS低功耗肖特基高速tpd/ns104功耗/mw21其中LS系列的综合性能(功耗延迟积)较优，价格较ALS系列优越，因此得到了较广的应用。 对于不同系列的TTL器件，只要器件型号的后几位数码一样，则它们的逻辑功能、外形尺寸、引脚排列就完全相同。 例如，7420、74H20、74S20、74LS20都是四输入双与非门，都采用14条引脚双列直插式封装，而且各引脚的位置也是相同的。表2-8常用集成门电路(TTL系列）型号名称主要功能74LS00四2输入与非门 74LS02四2输入或非门 74LS04六反相器 74LS05六反相器OC门74LS08四2输入与门 74LS13双4输入与非门施密特触发74LS308输入与非门 74LS32四2输入或门 74LS644-2-3-2输入与或非门 74LS13313输入与非门 74LS136四异或门OC输出74LS365六总线驱动器同相、三态、公共控制74LS368六总线驱动器反相、三态、两组控制
浙公网安备 33021202002483