第三章_集成门电路与三态门1.ppt

⑷ TTL与非门的静态输入与输出特性 ①输入特性 输入伏安特性 II=f(Vi) 假定，电流流入T1的发射 极方向为正方向。 0.5 1.0 1.5 VI(V) II(mA) -0.5 -1.0 -1.5 高电平输入 低电平输入 0 40μA 反映出的主要参数 3.3 TTL门电路 IIL (输入低电平电流) IIH (输入高电平电流) IIH 约在40μA以下，作为前级门的拉电流负载。 ，作为前级门的灌电流负载。 在门输入端和地之间接电阻Ri,当电阻从0Ω逐步增加时，由于电阻内部有电流流过,会使电阻两端电压Vi逐步增加。 R1 4kΩ Vi T1 Ri VCC 当T1管饱和导通时: Roff≈0.9kΩ,Ron≈3kΩ。 ②输入端负载特性 3.3 TTL门电路 ⑷ TTL与非门的静态输入与输出特性 当Ri小于R0ff时，输入为低电平；当Ri高于Ron时，输入为高电平。 ③输出特性 1 拉电流 拉电流 负载 0 灌电流 灌电流 负载 Vo(V) 1.0 2.0 3.0 0 5 10 15 -5 -10 -15 I0(mA) 拉电流 情况 灌电流 情况 1 A B 驱动门 负载门 Vo 3.3 TTL门电路 灌电流工作情况 驱动门输出为低电平（T5管饱和，T4管截止）,负载门电流流入驱动门，流入驱动门的电流值IL取决于和驱动门相连接的负载门个数，即IL=NIIL(IIL为负载门低电平输入电流，约为1mA左右) 由曲线可见,对所分析的电路,当灌电流不超过16mA时,VO不超过VOLmax=0.4V。称带灌电流负载能力IOLmax=16mA。 一个门在低电平时能驱动同类门的最大个数为: NOL=IOLmax/IIS=16/1.1≈14 (这里的IIS为输入短路电流) 拉电流工作情况 驱动门输出为高电平（T5管截止）,负载门输入电流由驱动门提供,流出驱动门的电流值IH取决于和驱动门相连接的负载门的管脚的个数,即： Vo(V) 1.0 2.0 3.0 0 5 10 15 -5 -10 -15 I0(mA) 拉电流 情况 灌电流 情况 ③输出特性 3.3 TTL门电路 从曲线上看，当IO大于5mA时，VO才开始出现下降趋势，但决定IOHmax值的并不是VOHmax,而是器件的功耗。在上面讨论的电路中, IOHmax约为400mA。 NOH=IOHmax/IIH=400/40=10 IH=NIIH (IIH为负载门高电平输入电流,约为40μA左右) 取 min(NOL,NOH)=N ，定义为扇出系数。 则：min(14,10)=10，为门电路的扇出系数。 1 A B 驱动门 负载门 Vo ⑸ TTL与非门的动态特性 ①传输延迟时间tpd 传输延迟时间指门电路的输出信号相对于输入信号的延迟时间。 定义: tpd= 1 2 (tPHL+tPLH) 0 50% 50% VI VO 0 tPHL tPLH 延迟时间 导通 截止 一般 tPLHtPHL 3.3 TTL门电路 ② 电源的动态尖峰电流 TTL门电路的功耗，取决于电源电压VCC和电源电流ICC。由于VCC=5V为定值，所以ICC的大小就能反映功耗的大小。 对于上述电路，稳态时，输出为高电平时的电流ICCH≈1.1mA，输出为低电平时的电流ICCL≈3.4mA。 在动态情况下，特别是当输出电平由低突然变为高的过渡过程中，在某个瞬间，会使门电路中的所有管子均导通，使电源电流出现尖峰脉冲。尖峰电流有时可达40mA。 3.3 TTL门电路 电源的动态尖峰电流引起的后果: 使电源的平均电流加大。而且，工作频率越高,平均电流增加越多； 电源的动态尖峰电流通过电源和地线的内阻，形成系统内部的噪声源。 TTL集成电路系列型号及性能表 系 列 标准系列 低功耗肖 特基系列 肖特基系列 先进低功耗 肖特基系列 高速系列 先进肖特 基系列 快速系列 低功耗系列 型号举例 7400 74LS00 74S00 74ALS00 74F00 74AS00 74H00 74l00 功耗/门 P(mW) 10 2 19 1 4 10 22 1 传输时延 tpd(ns) 10 10 3 4 3 1.5 6 35 时延功耗积 P tpd(PJ) 100 20 57