数字电路第3章集成逻辑门电路

输出端接地
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（2）TTLOC门电路形式
新标准符号
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（3）OC门的工作原理
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OC门也具有与非逻辑功能，只是它的输出端必须外 接上拉电阻RP及外接电源EP。
◆当输入A、B、C全高电平（3.6V）时，三极管 T2、T3均饱和导通，输出端L为低电平（0.3V）。 ◆◆当输入A、B、C中有低电平（0.3V）时，T1 管特殊深饱和， VC1＝0.3＋0.1＝0.4V，三极管T2、T3均截止， 输出端L为高电平EP。
T3管饱和导通时，T4和D截止；T3管截止时， T4、D导通，
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使整个电路输出阻抗降低，既可提高电路的负载 能力，又可改善输出电压波形，使工作速度提高。
（3）中间倒相级：T2三极管的集电和发射极输出
倒相电压（即电压升降互反），以满足输出级互
补工作的要求。该级电路对门的负载能力及工作
速度均有较大影响。 二、功能分析 1.输入全接高电平（3.6V）或悬空 TTL与非门的工作状态如图等效电路。
第三章
集成逻辑门电路
本章讲授主要内容：
1.集成逻辑门的分类，重点介绍TTL与非门、其 它功能的TTL集成门电路（非门、或非门、与或非门、 异或门、同或门、OC门、三态门）及其改进电路。
2.国际通用的74系列TTL的分类方法。 3.MOS集成电路中主要介绍NMOS、PMOS、 CMOS的反相器和各种门电路，尤其强调了
据传送出错。 JHR
【例题】利用两OC门与非门G1，G2并联驱动3输
入与非门电路如图所示。为保证电路正常工作，求
RP值。已知：OC门截止时的漏电流IOH＝200μA，
导通时的灌电流为
IOL＝16mA，负载门G3，G4，G5的IIH＝
40μA，IIS＝1mA，VIHmin＝2.7V，VILmax＝ 0.5V，VCC＝5V。
这是TTL的高速型肖特基系列。在该系列中， 采用了抗饱和肖特基二极管，速度较高，但品种较 少。 4.74LS－系列
这是当前TTL类型中的主要产品系列。品种和 生产厂家都非常多。
性能价格比比较高，目前在中小规模电路中应用 非常普遍。
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5.74ALS－系列
这是“先进的低功耗肖特基”系列。属于74LS －系列的后继产品，速度（典型值为4ns）、功耗 （典型值为1mW）等都有较大的改进，但价格比 较高。 6.74AS－系列 这是74S－系列的后继产品，尤其速度（典型 值为1.5ns）有明显的提高，又称“先进超高速肖特 基”系列。 总之，TTL系列产品向着低功耗、高速度方向 发展。其主要特点为：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
①当控制端E/D＝“0”时，T6三极管截止，T5、 T6、D2构成的电路对由T1、T2、T3、T4、D1构成的 基本TTL与非门无影响，因此输出
L AB
该门电路处于工作态；
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②当控制端E/D＝“1”时，T6饱和导通，VC6＝0.3V， 相当于在基本与非门一个输入端加上低电平，因此
T2、T3管截止，同时D2管导通，使T2集电极电位VC2
该电路解为三个部分：输入级、中间倒相级、输出 级。
（1）输入级：由多发射极三极管T1和电阻R1构 成。其等效电路如图所示。T1管有两个作用： ●实现逻辑“与”的功能；
●T1管由饱和变为截止的过程中，其基区存储 电荷，可通过T1管的
集电极电流iC加速消散，使电路工作速度有 较大的提高。
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（2）输出级：三极管T4、二极管D和三极管T3构成 推拉式输出电路。
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◆不同系列同型号器件管脚排列完全兼容。
◆参数稳定，使用可靠。
◆噪声容限高达数百毫伏。
◆输入端一般有钳位二极管，减少了反射干扰的 影响。输出电阻低，带容性能力强。 ◆采用＋5V电源供电。
二、电路组成
1.典型的TTL与非门电路结构
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输入级
输出级
中间倒相级
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输入级
输出级
中间倒相级
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例题图
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［解］当两个OC门均输出高电平时，电阻RP上的压 降最小，流过它的电流IL也最小，为OC门漏电流与 下一级门漏电流的和。如图（a）所示。
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所以有：
IL＝2IOH＋3×3IIH＝2×0.2mA＋3×3×0.04mA ＝0.76mA 为满足OC门输出（即负载门输入）高电平VIHmin ＝2.7V，
346Ω≤RP≤3.03kΩ
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2.三态输出门（TS门）
TS门是Three State Gate的缩写，它也是计算机 中广泛使用的特殊门电路。
三态门在工作状态下，输出可为逻辑“1”和逻辑 “0”。在禁止态下，输出高阻抗表示输出端悬浮， 此时该门电路与其它门电路无关。
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（1）电路形式
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控制端 新标准符号 （2）工作原理
应使： 所以
I L RP max VCC VIH min
VCC VIH min 5 2.7 RP max 103 3.03k IL 0.76
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当OC门G1输出低电平，OC门G2输出高电平时，每 个负载门的IIS都将灌入输出为低电平的OC门G1， 如图（b）所示。
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1964－1965年，中国也研制成功了DTL电路。 1962年，美国德克萨斯公司首创5400系列中速 晶体管－晶体管（简称TTL电路），随后又生产 了供民用的7400系列中速TTL电路。 1965－1966年，中国也开始生产TTL电路。
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一、常用TTL门电路芯片 VCC
TL7400四个两输入与 非门集成电路T
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其定义如下：
VON－开门电平，当输出电压V0＝VL时，所对应 的输入电压VI的最小值为逻辑门的开门电平。 VOFF－关门电平，当输出电压VO＝0.9VH时，所对 应的输入电压VI的最大值称为逻辑门的关门电压。
一般产品的值：
VON＝0.3V VOFF＝0.8V
VNL－输入低电平时的噪声容限
VNL＝VOFF－VIL＝VOFF－VL
毫安级以下，因此R2上的压降可忽略，输出电压为：
V0H＝VCC－VBE4－VD＝5－0.7－0.7＝3.6V 电平） 由上述分析可知TTL电路 输入输出电位关系为：
“全高出低，有低出高” Z A 按照正逻辑关系称为“全1B C 出0，有0出1”，因此其逻 辑表达式为
Z A B C
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所以
IL＝IOL－3IIS＝16mA－3×1mA＝13mA
为满足OC门输出（即负载门输入）低电平VILmax ＝0.5V，应使：
I L RP min VCC VIL max
VCC VIL max 5 0.5 RP min 103 346 IL 13
电阻RP的取值应满足： 即 RPmin≤RP≤RLmax
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二、TTL数字集成电路的分类与特点 1.74－系列
这是时期的产品，现仍在使用，但正逐渐被
淘汰。
2.74H－系列
这是74－系列的改进型，属于高速TTL产品。 其“与非门”的平均传输时间达10ns左右，但电路 的 静态功耗较大，目前该系列产品使用越来越少，
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3.74S－系列
扇出数NO是一个门电路的输出端所能连接的 下一级门电路输入端的个数。（也称负载能力）， 一般门电路为8。功率驱动门也可达25。
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第三节
其他功能的TTL门电路
1960年，美国三家大公司－－德克萨公司、仙 童公司和西渥公司都研制成电阻－晶体管逻辑电 路（简称RTL电路）。 1962年，美国西格尼蒂克斯公司研制出了性能 比RTL电路更优良的二极管－晶体管逻辑电路 （简称DTL电路） 1964年，美国仙童公司设计出比西格尼蒂克斯 公司的产品抗干扰性能更为优越的930系列DTL 电路。
因此仍有“全高出低，有低出高”的输入、输出 关系，是一个正逻辑的与非门。
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（4）OC门的应用
OC门在计算机中应用很广，主要用来实现 “线与”逻辑、逻辑电平的转换及总线传输。 1）实现“线与”逻辑
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2）实现逻辑电平的转换，可作为接口电路
VH＝3.6V
VL＝0.3V
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VL＝0.3V VH＝10V COMS反相器
箝位在1V。即
VC2＝VCE6＋VD2＝0.3＋0.7＝1V
使T4、D1无导通的可能。此时的L处于高阻悬浮 状态，称三态门的禁止态。
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三态门与非门真值表
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在三态门逻辑符号中，应注意：
E/D＝“1” 高阻态
E/D＝“0” 高阻态 E/D＝“1”
E/D＝“0” 高阻态 E/D＝“1”
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GND
VCC
NC
TTL7420两个四输入 与非门集成电路
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GND
VCC
GND 7404六反相器非门
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二、两种特殊的门电路 1.集电极开路与非门（OC门） OC门是（Open Collector Gate）缩写，它是 种计算机常用的特殊门。 大 电 流
大 电 流 输出端 与电源 短接
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电源VCC通过R1和T1的集电结向三极管T2和T3提 供基极电流，在参数设计上使T2和T3管能饱和导通。 因此T2管集电极电位VC2为： VC2＝VBE3＋VCE2＝0.7＋0.3＝1V
三极管T4和D必然是截止的，Z输出低电平VL＝ 0.3V。 此时，T1管基极电位为 VB1＝VBC1＋VBE2＋VBE3＝0.7＋0.7＋0.3＝2.1V T1管的发射极电压
TTLOC门
继电接触器
驱动感性负载的
接口电路
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驱动发光二极管的
接口电路
3）实现“总线”（BUS）传输
总线 BUS