【正文】 V ??時(shí) ，1T 管工作在倒置狀態(tài) ， 因?yàn)樵诘怪脿顟B(tài)下三極管的 電流 放大系數(shù)i?極小 ( 在 1 以下 ) ，所以高電平輸入電流IHI也很小。 一般小于 40 μA 。 vI為高電平時(shí) 輸入特性曲線 由等效電路圖可畫(huà)出輸入特性曲線。 輸入電壓介于高、低電平之間的情況要復(fù)雜一些，且這種情況通常發(fā)生在輸入信號(hào)電平轉(zhuǎn)換的短暫過(guò)程中，這里就不分析了。 二、輸出特性： (1) 高電平輸出特性 當(dāng) vO=VOH時(shí)， T4和 D2導(dǎo)通， T5截止，輸出端等效電路為下圖所示。 T4工作在射極輸出狀態(tài)，輸出電阻 RO很小。在負(fù)載電流 較小的范圍 內(nèi)，負(fù)載電流的變化對(duì) VOH的影響較小。 |iL|↑→IR4↑→VR4↑→VCE4↓→VO基本不變。 (|iL|5mA) T4進(jìn)入飽和狀態(tài)后， VCES=，將失去射極跟隨功能，因而 VOH隨 |iL|的增加幾乎線性的下降。 |iL|↑ →VO↓線性下降。 (|iL|5mA) T5飽和， T4截止。由于 T5飽和導(dǎo)通時(shí) ce間的內(nèi)阻很小 (10?),所以負(fù)載電流 iL增加時(shí)輸出的低電平 VOL僅稍有升高。 可以看出， VOL與 iL的關(guān)系在較大范圍里基本呈線性。 (2) 低電平輸出特性 例：試計(jì)算門(mén) G1 最多可以驅(qū)動(dòng)多少個(gè)同樣的門(mén)電路負(fù)載。門(mén)電路的輸入輸出特性分別由特性曲線圖給出。要求 G1輸出的高低電平滿足 VOH≥， VOL≤。 解：首先計(jì)算保證 VOL≤以驅(qū)動(dòng)的門(mén)電路數(shù)目 N1。 由低電平輸出特性表上查到VOL=時(shí)的負(fù)載電流 iL= 16mA。這時(shí) G1的負(fù)載電流是所有負(fù)載門(mén)的輸入 電流之和。 由右圖的輸入特性上又可查到，當(dāng) vI=的輸入電流為 iI=1mA，于是得到電流絕對(duì)值間的關(guān)系 : 1 I LN i i?，即 L1I16 161iNi? ? ? N1即可以驅(qū)動(dòng)的負(fù)載個(gè)數(shù) 再計(jì)算保證 VOH ≥ N2。 由高 電平輸出特性上查到， VOH=對(duì)應(yīng)的 iL為 。但手冊(cè)上同時(shí)又規(guī)定 IOH，故應(yīng)取 iL≤算。由輸入特性可知，每個(gè)輸入端的高電平輸入電流 IIH=40mA， 故可得 2 I H LN I i? ，即 L2IH i? ? ? 綜上，在給定的輸入輸出特性曲線下， 74系列的反相器可以驅(qū)動(dòng)同類型反相器的最大數(shù)目是N=10。這個(gè)數(shù)值也叫做門(mén)電路的 扇出系數(shù) 。 從本例可以看出，由于門(mén)電路無(wú)論在輸出高電平還是輸出低電平時(shí)均有一定的輸出電阻，所以輸出的高、低電平都要隨負(fù)載電流的改變而發(fā)生變化。這種變化越小，說(shuō)明門(mén)電路帶負(fù)載的能力越強(qiáng)。有時(shí)也用輸出電平的變化不超過(guò)某一規(guī)定值時(shí)允許的最大負(fù)載電流來(lái)定量表示門(mén)電路帶負(fù)載能力的大小。 即輸入端通過(guò)電阻 R接地時(shí)的特性。 三、輸入負(fù)載特性： 在具體使用門(mén)電路時(shí)，有時(shí)需要在輸入端與地之間或者輸入端與信號(hào)的低電平之間接入電阻 RP。 由圖可知，輸入電流流過(guò) RP，這就必然會(huì)在 RP上產(chǎn)生壓降而形成輸入電位 vI，且 RP越大 vI也越高。 vI≥， T T5導(dǎo)通，Vb1＝ ,使 vI鉗在 。 RP較小時(shí)， 使 vI， 相當(dāng)輸入低電平，所以輸出為高電平。 RP增大時(shí) ， RP??vI??=， T T5全導(dǎo)通，輸入變高，輸出變低電平。此時(shí) vI≡。 PI CC B E 11P()Rv V VRR??? I /vVRP/k? 0 vI隨 RP變化的規(guī)律，即輸入負(fù)載特性。 由等效圖可知： 該式表明，在 RPR1的條件下， vI幾乎與 RP成正比。但當(dāng) vI上升到 ， vB1鉗在了 vI不會(huì)隨 RP的增大而升高了。這時(shí) vI與 RP的關(guān)系也就不再遵守上式的關(guān)系，特性曲線趨近于 vI=。 例 :TTL門(mén)電路圖中，為保證門(mén) G1輸出的高、低電平能正確地傳送到門(mén) G2的輸入端 ,要求 vO1=VOH時(shí) vI2≥VIH(min),vO1=VOL時(shí) vI2≤VIL(max),試計(jì)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)=。 G1和 G2的輸入特性和輸出特性如前面所述。 解： 首先計(jì)算 vO1=VOH時(shí)vI2≥VIH(min)時(shí) RP的允許值： 由右圖得 VOH IIHRP≥ VIH(min) O H I H ( m in)PIHVVI??由輸入特性曲線上查得 : vI=VIH= IIH= 于是可得： P 3 35 10Rk ??? ? ? ??其次再計(jì)算 vO1=VOL時(shí) vI2≤VIL(max)時(shí) RP的允許值： 由右圖當(dāng) RP的接地端改接至VOL時(shí)，應(yīng)滿足： vO1+IILRP≤VIL(max) CC B E 1 I L ( m a x)O L P I L ( m a x)1: V V VV R VR????有 I L ( m a x) O LP1CC B E 1 I L ( m a x): VVRRV V V?? ??故 得 綜上，應(yīng)取 RP≤。也就是說(shuō)， G1和 G2之間串聯(lián)的電阻不應(yīng)大于 690?，否則 vO1=VOL時(shí) vI2可能超過(guò)VIL(max)值。 RP≤ 代入?yún)?shù) 例：試指出各 74系列 TTL門(mén)電路的輸出狀態(tài) (高電平、低電平或高阻態(tài) )。 解 :(a) 一端接高電平，一端接 VCC，也相當(dāng)于接高電平，還有一端懸空，由輸入負(fù)載特性知，此時(shí)相當(dāng)于 RP= ∞，故輸入端相當(dāng)于接高電平。所以 Y1為低電平。 (c)為 TS非門(mén)，控制端接高電平， TS門(mén)導(dǎo)通，輸入為高電平，故輸出 Y3為低電平。 (d)為異或門(mén)，一端接低電平，另一端是 VCC經(jīng)電阻接入，因電阻值不是很大 (35k?)，故輸入端仍為高電平，因此 Y4為高電平。 入輸入端，使之經(jīng)過(guò)大電阻后成為高電平，故 Y2為高電平。 (b)一端接地，一端是低電平連大電阻接 若此圖中，將電阻 51k?，輸出狀態(tài)變化嗎 ?為什么？ (e) 一端接高電平，另一端經(jīng)電阻接地，因阻值很小(690?)，故輸入端仍為低電平，因此 Y5為高電平。 (f)為 TS與非門(mén)，控制端低電平有效，但接了 VCC，相當(dāng)于接高電平， TS門(mén)截止，故輸出 Y6為高阻態(tài)。 思考題：將圖中這些門(mén)電路都換成 74系列 CMOS門(mén)電路。輸出狀態(tài)又將如何？ 一 .傳輸延遲時(shí)間 在 TTL電路中，由于二極管和三極管狀態(tài)轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，且二極管、三極管以及電阻、連接線等的寄生電容的存在，當(dāng)將理想矩形波接入 TTL反相器的輸入端后，輸出電壓的波形要比輸入信號(hào)滯后，而且波形的上升沿和下降沿也將變壞。 像 CMOS門(mén)電路一樣，我們把輸出電壓波形滯后于輸入電壓波形的時(shí)間叫做 傳輸延遲時(shí)間 。通常將 輸出電壓 由 低 電平跳變到 高 電平時(shí)的傳輸延遲時(shí)間記作tPLH，把 輸出電壓 由 高 電平跳變到 低 電平時(shí)的傳輸延遲時(shí)間記作 tPHL。 TTL反相器的動(dòng)態(tài)特性 (了解、自學(xué) ) 在 74系列門(mén)電路中，由于輸出級(jí)的 T5管導(dǎo)通時(shí)工作在深度飽和狀態(tài)，所以它從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換為截止時(shí) (對(duì)應(yīng)于輸出由低電平跳變?yōu)楦唠娖綍r(shí) )的開(kāi)關(guān)時(shí)間較長(zhǎng)，致使tPLH略大于 tPHL。 因?yàn)閭鬏斞舆t時(shí)間和電路的許多分布參數(shù)有關(guān)，不易準(zhǔn)確計(jì)算，所以 tPLH和 tPHL的數(shù)值最后都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定的。這些參數(shù)可以從產(chǎn)品手冊(cè)上查出。 定義方法： 二 .交流噪聲容限 ? 輸入信號(hào)為接近門(mén)電路傳輸延遲時(shí)間的窄脈沖時(shí)，使輸出狀態(tài)改變所需要的脈沖幅度將遠(yuǎn)大于信號(hào)為直流時(shí)所需要的信號(hào)變化幅度。 ? 由于 TTL電路中存在三極管的開(kāi)關(guān)時(shí)間和分布電容的充放電過(guò)程，因而輸入信號(hào)狀態(tài)變化時(shí)必須有足夠的變化幅度和作用時(shí)間才能使輸出狀態(tài)改變。 ? 門(mén)電路對(duì)這類窄脈沖的噪聲容限 —— 交流噪聲容限 高于直流噪聲容限。 ? 絕大多數(shù)的 TTL門(mén)電路傳輸延遲時(shí)間都在 50ns以內(nèi)，所以當(dāng)輸入脈沖的寬度達(dá)到微妙的數(shù)量級(jí)時(shí)，在信號(hào)作用時(shí)間內(nèi)電路已達(dá)到穩(wěn)態(tài)，應(yīng)將輸入信號(hào)按直流信號(hào)處理。 三 .電源的動(dòng)態(tài)尖峰電流 電源尖峰電流的影響：電源平均電流增加；多個(gè)門(mén)電路同時(shí)轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)時(shí)尖峰電流的數(shù)值很大，形成一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲源。 在穩(wěn)定狀態(tài)下，輸出電平不同時(shí)它從電源所取的電流也不一樣。 當(dāng)輸出電壓由低電平突然變成高電平的過(guò)渡過(guò)程中，由于 T5原來(lái)工作在深度飽和狀態(tài)，所以 T4的導(dǎo)通必然先于 T5的截止，這樣就出現(xiàn)了短時(shí)間內(nèi) T4和 T5同時(shí)導(dǎo)通的狀態(tài)，有很大的瞬時(shí)電流流經(jīng) T4和 T5，使電源電流出現(xiàn)尖峰脈沖。 當(dāng)輸出電壓由高電平突然變成低電平的過(guò)程中，也有一個(gè)不大的電源尖峰電流出現(xiàn)?？珊雎?。 TTL反相器的電源動(dòng)態(tài)尖峰電流 作業(yè) (四 )： P125 題： (b)、 作業(yè) (五 )： P154 題： 、 TTL與非門(mén) 其它類型的 TTL門(mén)電路 多發(fā)射極三極管結(jié)構(gòu) 一、 其它邏輯功能的門(mén)電路 ① 輸入信號(hào)不全為 1：如 vA=， vB= 則 vB1=+=， T T5截止， T4導(dǎo)通 輸出端的電位為： 輸出 Y為高電平。 vY=5vR2vD3Vbe4? vB1 ② 輸入信號(hào)全為 1：如 vA=vB=， 則 vB1=， T T5導(dǎo)通， T4截止，輸出端的電位為： vY=VCES＝ 輸出 Y為低電平。 vB1 ( ) 39。Y A B?? v A v B v Y 0. 2V 0 . 2V 0. 2V 3 . 4V 3. 4V 0 . 2V 3. 4V 3. 4V 3. 4V 3. 4V 3. 4V 0. 2 V A B Y0 00 11 01 11110功能表 真值表 邏輯表達(dá)式 輸入有低，輸出為高；輸入全高，輸出為低。 74L S 00 的引腳排列圖 VCC 3 A 3 B 3 Y 4 A 4 B 4 Y 1 A 1 B 1 Y 2 A 2 B 2 Y G N D 14 13 1 2 1 1 1 0 9 8 74L S 20 1 2 3 4 5 6 7 VCC 2 A 2 B NC 2 C 2 D 2 Y 1 A 1 B NC 1 C 1 D 1 Y G N D 74L S 20 的引腳排列圖 14 13 1 2 1 1 1 0 9 8 74L S 00 1 2 3 4 5 6 7 74LS00內(nèi)含 4個(gè) 2輸入與非門(mén)，74LS20內(nèi)含 2個(gè) 4輸入與非門(mén)。 說(shuō)明 ： 在計(jì)算 與非門(mén) 每個(gè)輸入端的輸入電流時(shí)，應(yīng)根據(jù)輸入端的不同工作狀態(tài)區(qū)別對(duì)待。在把兩個(gè)輸入端 并聯(lián) 使用時(shí)，低電平輸入電流仍可按下式計(jì)算： CC B E 1 I LIL11V V VI m AR??? ? ? ?與反相器相同 。而輸入端接高電平時(shí)， e1和 e2分別為兩個(gè)倒置三極管的等效集電極，所以 總的輸入電流為單個(gè)輸入端的高電平輸入電流的兩倍 。如果輸入端一個(gè)接高電平一個(gè)接低電平，則低電平輸入電流與反相器基本相同，而高電平輸入電流比反相器的略大一些。 ① A、 B中只要有一個(gè)為 1，即高電平，如 A＝ 1，則 iB1就會(huì)經(jīng)過(guò) T1集電