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第二章 逻辑门电路 第一节 基本知识、重点与难点 一、基本知识 TTL与非门 1．结构特点 TTL与非门电路结构，由输入极、中间极和输出级三部分组成。 输入级采用多发射极晶体管，实现对输入信号的与的逻辑功能。输出级采用推拉式输出结构（也称图腾柱结构），具有较强的负载能力。 2．TTL与非门的电路特性及主要参数 （1）电压传输特性 与非门电压传输特性是指TTL与非门输出电压UO与输入电压UI之间的关系曲线，即UO =f（UI）。 （2）输入特性 当输入端为低电平UIL时，与非门对信号源呈现灌电流负载，称 为输入低电平电流，通常IIL＝-1～1.4mA。 当输入端为高电平UIH时，与非门对信号源呈现拉电流负载，通常IIH≤50μA称为输入高电平电流。 （3）输入负载特性 实际应用中，往往遇到在与非门输入端与地或信号源之间接入电阻的情况。 若Ui≤UOFF，则电阻的接入相当于该输入端输入低电平，此时的电阻称为关门电阻，记为Roff。若Ui≥UON，则电阻的接入相当于该输入端输入高电平，此时的电阻称为开门电阻，记为Ron。通常ROFF≤0.7K(，RON≥2K(。 （4）输出特性 反映与非门带载能力的一个重要参数--扇出系数NO是指在灌电流（输出低电平）状态下驱动同类门的个数 其中为最大允许灌电流，IIL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。 （5）传输延迟时间 传输延迟时间表明与非门开关速度的重要参数。平均传输延迟时间越小，电路的开关速度越高。 3．其它类型常用TTL门电路 （2）三态门（TSL门） 三态输出门除具有一般与非门的两种低阻输出状态（高电平和低电平状态）外，还具有高阻输出的第三种状态，称为高阻态，又称禁止态或失效态。通过使能控制端控制电路的工作状态，有低电平使能和高电平使能两种情况。 二、重点与难点 重点： 1．TTL与非门外特性 （1）电压传输特性及输入噪声容限：由电压传输特性曲线可以得出与非门的输出信号随输入信号的变化情况，同时还可以得出反映与非门抗干扰能力的参数Uon、Uoff、UNH和UNL。开门电平UON是保证输出电平为最高低电平时输入高电平的最小值。关门电平UOFF是保证输出电平为最小高电平时，所允许的输入低电平的最大值。 （2）输入特性：描述与非门对信号源的负载效应。根据输入端电平的高低，与非门呈现出不同的负载效应，当输入端为低电平UIL时，与非门对信号源是灌电流负载，输入低电平电流IIL通常为1～1.4mA。当输入端为高电平UIH时，与非门对信号源呈现拉电流负载，输入高电平电流IIH通常小于50μA。 （3）输入负载特性：实际应用中，往往遇到在与非门输入端与地或信号源之间接入电阻的情况，电阻的取值不同，将影响相应输入端的电平取值。当R≤关门电阻ROFF时，相应的输入端相当于输入低电平；当R≥(开门电阻RON时，相应的输入端相当于输入高电平。 2．其它类型的TTL门电路 （1）三态门TSL 三态门即保持推拉式输出级的优点，又能实现线与功能。它的输出除了具有一般与非门的两种状态外，还具有高输出阻抗的第三个状态，称为高阻态，又称禁止态。处于何种状态由使能端控制。 思考题题解 题2.1 TTL标准与非门电路由哪几部分组成？ 答：输入级；中间级；输出级。 题2.2 TTL与非门的电压传输特性说明什么问题？从特性曲线上可以得到UOH、UOL、UIH和UIL等参数，这些参数代表什么意义？ 答：与非门的电压传输特性指的是与非门输入电压UI和输出电压UO之间的关系曲线。UOH是与非门电压传输特性曲线截止区的输出电压，称作输出高电平。UOL是电压传输特性曲线导通区的输出电压，称作输出低电平。UIH和UIL分别是输入高电平和输入低电平。 题2.3 TTL电路实现线与逻辑功能可以采用集电极开路门和三态门，试说明其原理。 答：线与是指在实际应用中，把输出端直接并联使用，实现与逻辑功能。为了实现线与功能，将集电极开路门或三态门的输出端直接并联，外接公共负载电阻和电源。每个门实现与非逻辑，两个输出只要有一个是低电平，总的输出就是低电平，只有两个输出都是高电平，总的输出才是高电平。因此实现了线与逻辑。 题2.7 CMOS门电路与TTL门电路相比有哪些优点？ 答：优点主要有以下几点： 1．静态功耗低 2．集成度高，温度稳定性好 3．抗辐射能力强 4．电源利用率高 5．扇出系数大 6．电源取值范围宽 题2.8 CMOS门电路不使用的输入端不允许悬空，为什么？ 答：因为CMOS电路输入阻抗高，容易受静电感应出现击穿，输入端不能悬空。与非门多余的输入端接电源正极，或非门接地，低速场合将多余的输入端和有用的信号端并联使用。 题2.9 当TTL门电路驱动CMOS门电路时，是否需要增加接口电路？为什么