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典型TTL与非门工作原理

2015-2-18 08:09| 编辑:电工学习网| 查看: 35206| 评论: 0

基本逻辑门的基本结构、工作原理以及外部特性

一、TTL 与非门

*输入级由多发射极晶体管 T 1 和基极电组 R 1 组成,它实现了输入变量 A 、 B 、 C 的与运算

* 中间级是放大级,由 T 2 、 R 2 和 R 3 组成, T 2 的集电极 C 2 和 发射极 E 2 可以分提供两个相 位相反的电压信号

* 输出级:由 T 3 、 T 4 、 T 5 和 R 4 、 R 5 组成 其中 T 3 、 T 4 构成复合管,与 T 5 组成推 拉式输出结构。具有较强的负载能力

 

TTL与非门工作原理

*输入端全为高电平T1:Vb1= Vbc1+Vbe2+Vbe5 = 0.7V×3 = 2.1V,发射结反偏而集电极正偏.处于倒置放大状态

*T2:饱和状态T3:Vc2 = Vces2 + Vbe5≈1V,使T3导通,Ve3 = Vc2-Vbe3 = 1-0.7≈0.3V,使T4截止。T5:深饱和状态,因此输出为逻辑低电平VOL = 0.3V3 .6V

 

TTL与非门工作速度

存在问题: TTL 门电路工作速度 相对于MOS较快,但由于当输出为低电平时T 5 工作在深度饱和状态,当输出由低转为高电平,由于在基区和集电区有存储电荷不能马上消散,而影响工作速度

改进型TTL与非门

可能工作在饱和状态下的晶体管T1、T2、T3、T5都用带有肖特基势垒二极管(SBD)的三极管代替,以限制其饱和深度,提高工作速度

*增加 有源泄放电路

1 、提高工作速度 减少了电路的开启时间 缩短了电路关闭时间

2 、 提高抗干扰能力 T 2 、 T 5 同时导通,因此电压传输特性曲线过渡区变窄,曲线变陡,输入低电平噪声容限 V NL 提高了 0.7V 左右

 

TTL 与非 门的外特性及主要参数

· 电压传输特性

TTL “ 与非 ” 门输入电压V I 与输出电压V O 之间的关系曲线,即 V O = f(V I )

* 截止区 当V I ≤0.6V,V b1 ≤1.3V时,T 2 、T 5 截止,输出高电平V OH = 3.6V

* 线性区当0.6V≤V I ≤1.3V,0.7V≤V b2 <1.4V时,T 2 导通,T 5 仍截止,V C2 随V b2 升高而下降,经T 3 、T 4 两级射随器使V O 下降

 

TTL 与非 门的外特 性及主要参数

· 抗干扰能力

关门电平 V OFF : 保证输出为标准高电平 V SH 的 最大 输入 低 电平值

开门电平 V ON : 保证输出为标准低电平 V SL 的 最小 输入高电平值

低电平噪声容限 V NL : V NL= V OFF - V SL

高电平噪声容限 V NH : V NH= V SH - V ON

 

· 输入特性

输入电流与输入电压之间的关系曲线,即 I I = f V I ) ( 假定输入电流 I I 流入 T 1 发射极时方向为正,反之为负 )

1. 输入短路电流 I SD (也叫输入低电平电流 I IL V IL = 0V 时由输入端流出的电流

( 前级驱动门导通时, I IL 将灌 入前级门,称为灌电流负载 )

2. 输入漏电流 I IH (输入高电平电流)

指一个输入端接高电平,其余输入端接低电平,经该输入端流入的电流。约 10 μA 左右

 

· 扇入系数N i 和扇出系数N O

1. 扇入系数N i 是指合格的输入端的个数

2. 扇出系数N O 是指在灌电流(输出低电平)状态 下驱动同类门的个数。

其中I OLmax 为最大允许灌电流,,I IL 是一个负载门灌入本级的电流(≈1.4mA)。No越大,说明门的负载能力越强

 

· 平均传输延迟时间t pd

导通延迟时间tPH:L输入波形上升沿的50%幅值处到输出波形下降沿50% 幅值处所需要的时间

截止延迟时间t PLH 从输入波形下降沿50% 幅值处到输出波形上升沿50% 幅值处所需要的时间,

平均传输延迟时间t pd:

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