【正文】 往往前一級門電路的輸出就是后一級門電路的輸入。因此，允許的高低電平信號各有一個波動范圍。 故在使用時盡量避免使器件長期工作在這一區(qū)間，以免因功耗過大而損壞。 （ 282） 圖 電流 /電壓轉移特性 電流 /電壓（ iD/vI）轉移特性 同樣可分三個工作區(qū)。 AB段： T1通、 T2止； CD段： T2通、 T1止； BC段： T1T2均導通。 （ 274） 圖 P溝道增強型 MOS管結構 圖 P溝道增強型 MOS管的漏極特性 vGS 0 VGS（ th） iD P溝道增強型 MOS的轉移特性 五、 MOS管的其它三種類型 D G S 簡化符號 （ 275） 圖 用 P溝道增強型 MOS管接成的開關電路 （ 276） 圖 N溝道耗盡型 MOS管的符號 標準符號 D G S 簡化符號 （ 277） 圖 P溝道耗盡型 MOS管的符號 D G S 簡化符號 標準符號 （ 278） CMOS反相器的電路結構和工作原理 0 UDS ID 負載線 ui=―1‖ ui=―0‖ uo=―0‖ uo=―1‖ UDD ui uo NMOS反相器電路 RD （ 279） T1（負載管）代替 RD 圖 NMOS反相器 實際電路 （ a） 增強型負載（ E/E MOS）（ b）耗盡 型負載（ E/D MOS） VI T2 T1 VO 0 止 通 1 1 通 通 0 當 VI=1時： VO= RON2 RON1+RON2 VDD 要使輸出電壓 VO比較低，必須保證 RON1足夠大，又反相器后面不可避免的要帶負載電容 CL，這顯然影響工作速度。 （ 272） 三、 MOS管的基本開關電路 (NMOS反相器） 圖 MOS管的基本開關電路 （ 273） 圖 MOS管的開關等效電路 (a)截止狀態(tài) (b)導通狀態(tài) 四、 MOS管的開關等效電路 由于 ROFF非常大，截止狀態(tài)等效為開關斷開；而 RON約在1K?以內，且與 vGS的數(shù)值有關，有時這個電阻阻值不能忽略，故在圖中用 RON表示。 缺點： 工作速度比 TTL低 。 4. 扇出系數(shù)大，抗噪聲容限大。 CMOS門電路 MOS電路 的特點： 2. 是電壓控制元件，靜態(tài)功耗小。 （ 268） 表 TTL電路（ 74XX00）特性參數(shù)比較（ P138） 參數(shù)名稱 系列 74 74S 74LS 74AS 74ALS 74F VIL（ max） VOL（ max） VIH（ min） VOH（ min） IIL（ max） IOL（ max） 16mA 20 8 20 8 20 IOH（ max） IIH（ max） 40181。 5%；而 54系列工作環(huán)境溫度規(guī)定 55~+125℃ ，電源電壓為 5V 177。所不同的是 54系列比 74系列的工作溫度范圍更寬，電源允許的工作范圍更大。為了降低功耗，電路中采用了較大的電阻阻值，同時，通過改進生產工藝縮小了內部各個器件的尺寸，獲得了降低功耗和縮短延遲時間的雙重收效。它的缺點是功耗較大，比 74S略大一些。 （ 266） 四、 74AS和 74ALS系列 74AS系列是為進一步縮短傳輸延遲時間而設計的改進系列。 （ 265） 三、 74LS系列 ——低功耗肖特基系列（ CT4000） 圖 74LS系列與非門 (74LS 00)的電路結構 為了降低功耗大幅度提高了電路中個電阻的阻值； 改進措施： 將 R5原來接地一端改接到輸出端，以減小 T3導通時， R5上的功耗。因此， 有源瀉放回路的存在縮短了門電路的傳輸時間。而 在穩(wěn)態(tài)下，由于 T6導通后產生的分流作用，減少了 T5的基極電流，也就減輕了 T5的飽和程度 ，這又有利于加快 T5從導通變?yōu)榻刂沟倪^程。 從而也縮短了門電路的傳輸時間。能加快狀態(tài)轉換，縮短門電路的傳輸時間。 圖 抗飽和三極管 由于 SBD的開啟電壓為~，當三極管的 bc結正向偏置后， SBD首先導通，并將bc結的正向電壓鉗在 ~。為此采用了抗飽和三極管 —肖特基三極管。 一、 74H系列 ——高速系列 圖 74H系列與非門 (74H 00)的電路結構 對應國產 CT2022系列，和 1000系列比主要減小了電阻的阻值。 三態(tài)門的用途 工作時， E EE3分時 接入高電平。 A B F E符號 輸出高阻0E?1E?ABF ?功能表 三態(tài)門的符號及功能表 amp。 =（（ ） /4） ≈=35?A 以單個輸入端來計算的。 IIL=（ VCCVBE1VIL） /R1 =（ ） /4=1mA 是以門為單位計算的。cc –VOH（ min） nIOH+mIIH ＞ RL＞ 式中 IIL為負載門低電平輸入電流的絕對值， m為負載門的輸入端數(shù)， m’為負載門的個數(shù)。cc –VOL（ max） IOL(max) m39。 IIL 設 n=8， m’=6， m=12， V’CC=5V，VOLmax=， VOHmin=3V，又由前面的討論可知 IOLmax=16mA，IIL=1mA， IOH=200?A，可算得： Rlmin=（ ） /（ 166 1）=?， Rlmax=（ 53） /（ 8 +12 ） =? 故選擇 RL應小于 ?大于 ?。cc –VOH（ min） nIOH+mIIH 固定 式中 nIOH為所有驅動門的漏電流， mIiH為所有負載門的高電平輸入電流， m為輸入端數(shù)。 考慮最壞的情況只有一個驅動門工作。IIL 式中 IOL（ max） 為驅動門能承受的最大灌電流， IiL為負載門可提供的灌電流，其值為負數(shù)， m39。 如何確定上拉電阻 RL? RL(min)= V39。CY 2=A （ 252） OC門可以實現(xiàn)“線與”功能。 OC門結構 特點： RL 和 UCC 可以外接。 i? 功耗 ? T4熱擊穿 UOL ? 與非門 2： ?不允許直接“線與” 與非門 1 截止 與非門 2 導通 UOH UOL 與非門 1： i +5V R4 R2 T3 T4 T5 R3 問題： TTL與非門能否直接線與？ （ 251） RL UCC 集電極懸空 +5V F R2 R1 3k T2 R3 T1 T5 b1 c1 A B C amp。 C D G 能否“ 線與 ”？ （ Open Collector) ABCDEFEFCDABFEG ????（ 250） +5V R4 R2 T3 T4 T5 R3 TTL與非門的輸出電阻很低。 G 1 amp。 A B E F amp。 （ 249） 167。 BABABA ?????BABABABABABABA ???????把與非門的輸入端連接在一起，就轉換成非門。（ ICCMICCL）） （ 248） 各種邏輯門的相互轉換 轉換方法： 采用反演定理。（ ICCMICCL） tPLH T 若用重復頻率表示為： IPAV=189。 （ 247） 為便于計算尖峰電流的平均值，可以近似地把電源的尖峰電流視為三角波，并認為尖峰電流的持續(xù)時間等于傳輸延遲時間 tPLH ，如圖 。 當系統(tǒng)中有許多門電路同時轉換工作狀態(tài)時，電源的瞬時尖峰電流數(shù)值很大，這個尖峰電流將通過電源線和地線以及電源的內阻形成一個系統(tǒng)內部噪聲源。而且信號的重復頻率越高、門電路的傳輸延遲時間 tPLH越長，電流平均值增加越多。 圖 TTL反相器電源電流的計算 （ a） vO＝ VOL 的情況 （ b） vO＝ VOH的情況 （ 244） VCCvB1 VCCvC2 R2 R1 ICCL=iB1+iC2= + ≈ Vo=VOL時從電源所取電流： Vo=VOH時從電源所取電流： VCCvB1 R1 ICCH=iB1= ≈1mA 動態(tài)情況下，特別是當輸出電壓由低電平跳變?yōu)楦唠娖綍r，由于 T5原來工作在深度飽和狀態(tài)，所以 T4的導通先于 T5的截止，使 T4 和 T5同時導通，使電源電流出現(xiàn)尖峰脈沖。 （ a） 正 脈沖噪聲容限 （ b） 負 脈沖噪聲容限 TTL門電路的傳輸延遲時間通常在 50ns以內，所以當 輸入脈沖 的寬度 達到 微妙數(shù)量級 時，可將輸入信號 按直流信號處理 。 圖 例 當 vo1=VOH時，接入 RP后應保證有vI2≥VIH（ min） ，所以可得 VOHIIH RP≥VIH（ min） ?????? kI VVRIHIHOHP 3(m i n )從圖 線上查到 vI =VIH（ min） =輸入電流 IIH= 當 vO1=VOL時，接入 RP后應保證有vI2≤VIL（ max） ，所以可得 ?????????KKRVvVVVRVVRRVvVILBECCOLILPOLILPILBECC,1(m ax )1(m ax )(m ax )1(m ax )1綜合以上兩種情況，應取 RP ≤? 也就是說 G1和 G2之間的串聯(lián)電阻應小于680?，否則當 vO1=VOL時可能超過 VIL（ max） （ 241） 一、 平均傳輸時間 t ui 0 t uo 0 50% 50% tpd1 tpd2 )(2121 pdpdpd ttt ??典型值： 3 ? 10 ns （ 242） 二、交流噪聲容限 ——對窄脈沖的噪聲容限 由于 TTL門電路中存在三極管的 開關時間和分布電容 的充放電過程，因而輸入信號狀態(tài)變化時必須有足夠的變化幅度和作用時間才能使輸出狀態(tài)變化。 （ 240） 例 在圖 ，為保證門 G1輸出的高、低電平能正確地傳送到門 G2的輸入端，要求 vo1=VOH時 vI2≥VIH（ min），vO1=VOL時， vI2≤VIL（ max） ，試計算 RP的最大允許值是多少？已知G1和 G2均為 74系列反相器， VCC=5V， VOH=， VOL=，VIH（ min） =， VIL（ max） =。這是因為 Vi接近 ， T1基極電位已接近 ，它足以使門電路的 T2和 T5導通，并將 T1基極電位鉗位。實際測量結果如圖 。 （ 239） RP R RP V RP R RP = be ? = ? 1 1 1 3 . 4 ) 5 ( 由圖可知，因為輸入電流流過 RP上產生壓降而形成輸入電位Vi。A ，故可得： N2IIH≤ ∣ IL∣ ???IHlIiN 綜合以上兩種情況可得出結論：在給定條件下， TTL（ 74）系列門電路最多可以驅動 10個同類門。但手冊上規(guī)定（ TTL的） ∣ IOH∣ ＜ ，故應取 計算。 圖 例 解：先計算保證 VOL≤目 N1 由圖 ， VOL=iL=16mA；由圖