第3讲 逻辑门电路2.ppt

2.2.3 改进型TTL与非门 (简介） 1. 有源泄放TTL与非门 上面介绍的TTL与非门的典型电路开关速度比较低。为进一步提高开关速度，实际应用的TTL与非门电路是在上述电路的基础上引入了一个“有源泄放回路”，如图2.2.13所示。 有源泄放回路在转换过程中提高开关速度的原因是它的等效电阻是可变的。在输入由低电平全部变为高电平的瞬间，有源泄放回路AB两端呈现高阻抗，使V5迅速饱和，缩短了开启时间tON；在输入由高电平变为低电平的瞬间，有源泄放回路AB两端呈现低阻抗，使V5加快截止，缩短了关闭时间tOFF(分析略)。 另外，有源泄放回路还能提高电路的抗干扰能力，使低电平噪声容限达1V左右，改善了电压传输特性，有源泄放TTL与非门的电压传输特性接近于图2.2.5的理想特性。 2. 抗饱和TTL与非门 尽管有源泄放TTL与非门的开关速度比典型电路要高，但它的速度仍然不够理想，原因是当三极管工作在饱和及深饱和状态后，其开关时间无法缩短，影响了门电路的传输速度。 为此，提出了抗饱和(抵抗三极管的“过饱和”)电路。抗饱和电路是在三极管的c结上并联了一个肖特基势垒二极管(Schottky Barrier Diode)，简称SBD，如图2.2.14(a)所示。图2.2.14(B)是它的电路符号。 SBD是一种金属—半导体二极管(例如，铝—硅二极管)，它的正向导通电压为0.4V~0.5V,比一般硅管的正向导通电压0.6V~0.7V低0.2V。这样，当三极管的c结进入正偏后，SBD首先导通，c结的正偏电压被钳在0.4V~0.5V，使三极管不会进入深饱和，而只能工作在微饱和状态，从而大大提高了门电路的工作速度。当有源泄放TTL电路中的V1,V2,V5都采用SBD钳位时，如图2.2.15所示，就会收到明显的抗饱和效果。这种抗饱和TTL，简称“STTL”。 2.2.4 OC门及三态门 1. OC门 在实际使用时，有时需要将多个与非门的输出端直接相连，来实现“与”的功能。例如，在图3.2.16中，当F1或F2中有一个为0时，F=0(有0出0)；当F1=F2=1时，F=1(全1出1)。可见, 。这种用“线”连接成“与”的方式称为“线与”(Wired AND)。图中所用的门就是OC门。“线与”可以节省门数，减少门的级数。例如，在上例中，如果采用一般的TTL与非门，则需要三级四个门 ，逻辑图留请读者画)。 必须指出的是，并不是所有形式的与非门都能接成“线与”电路。例如，一般的TTL与非门，由于采用了推拉式输出电路，无论是输出高电平还是低电平，输出电阻都比较低，只有几至几十Ω。如果将两个输出端直接相连，当一个门的输出为高电平，另一个门输出为低电平时，则会形成一条自+UCC到地的低阻通路，会有一股很大的电流从截止门的V4管灌入到导通门的V5管，如图2.2.17所示。这个大电流不仅会使导通门的输出低电平抬高，而且还可能因功耗太大而损坏两个门的输出管，这是不允许的。为了克服一般TTL门不能直接相连的缺点，提出了OC门。 OC门是用外接电阻RL来代替V3、V4复合管组成的有源负载。当n个OC门相连时，可共用一个外接负载电阻RL，如图2.2.20所示。只要RL选择得恰当，就不会在+UCC和地之间形成低阻通路。RL的取值原则是：应保证输出高电平UOH≥2.7V，输出低电平UOL≤0.35V。 综上所述： (1)OC门在使用时输出端与电源UCC之间必须外接一个负载电阻RL。 (2)当OC门输出端并联时，能实现“线与”功能。 2. 三态门 三态门就是输出有三种状态的与非门(Tristate Logic Gate)，简称TSL门。它与一般TTL与非门的不同点是： (1)输出端除了有高电平、低电平两种状态外，还增加了一个“高阻态”，或称“禁止态”。 (2) 输入级多了一个“控制端”，或称“使能端”E。 TSL门的一种电路结构如图2.2.21(a)所示，图2.2.21(B)是它的符号。它的工作原理为 (1)当E=1时，与非门处于正常工作状态， 。 (2)当E=0时，例