第三章 TTL集成电路

R4
T4
F
T12
T22
T12
T22 Rb Rc T6
T5
23
3.2.4 TTL与或门/或门
VCC R11 A1 B1 C1 A2 B2 R2’ T21 R2 R5 T3 T4 F T5 Rb D Rc T6 A2 R11
aoxxx /or
VCC R2’ R2 R
5
T3
T11
R12
T2 T22
R4
T11 A1
VCC VCC RL F RL A VCC F VCC RL A T B VCC RL B A T B F A B
39
F
VCC
T
B VCC
RL
F
RL
F
VCC
T
A
A B
T
RL
T
F
A T B
3.3.4 单管逻辑门运用特点 2.输出低电平逐级提高 VC0=VE0 + VCES 应注意不要高
VCC RL VCC RL F T B
VCC
VCC
VCC
（ a）
（b）
（c）
9
R1 A B C
T1
3.1.2 三管单元TTL与非门 1. 结构、工作原理及特性 T2的作用： 开态：输入全为高电 提高抗干扰能力； VCC 平或浮空 加快导通速度。 T1 反向有源 D 的作用： R2 D F T 2 、 T3饱和 加快T3退饱和； 输出低电平 控制T3饱和度。 T2 关态：输入有低电平 R 3 的作用： T3 T1 深饱和 为T3提供泄放通路 R3 T2 、 T3截止 负载能力仍差（尤 输出高电平 其容性负载）
VCC RL T2 A1 T1 B2 C2 B1 C1 F A1 B1 C1 B2 C2
37
F = A1 ·B1 ·C1 ·B2 ·C2
F
3.3.3 单管逻辑门的逻辑扩展 5.异或非门
VCC RL
F A A B B
38
F = A⊕ B
F
3.3.4 单管逻辑门运用特点和级连问题 1.输入端口的电流不同 VCC IE0=IB1+IC0
10
3.1.2 三管单元TTL与非门 2. 常用单元电路形式
用到市场，而是常以单元电路形式被应用在中大 R=0时, T3不饱和，速度快，但低电平驱动差。 规模集成电路中。 R=∞时，属于OC门，速度慢，低电平驱动强。 一般可取R=100（抗饱和与非门）
VCC F VCC F T1 （ a） VCC F T3 R 图(b) 输出高电平被箝位 降低输出的逻辑摆幅 三管单元仍没能被以单块集成电路形式应 图(c)将二极管D改为电阻R。
（b）
（c）
11
3.1.3 四管单元TTL与非门
VCC R1 R2 R4
T3 A B
C T1 T2 D F T4
R3
开态：输入全为高电 T3 、T4： 平或浮空 构成推挽输出，负载 T1 反向有源 能力加强 T 、 T4饱和 2： 二极管 D T3截止 防止T3 、T4同时导通 输出低电平 电阻R4： 关态：输入有低电平 起限流作用 T1 深饱和 SN54/74和 SN54L/74L 系列 T 2 、 T4截止 T3正向导通 内部驱动门时，可以取 输出高电平 12 R4=0, 以便加快速度
元器件的作用是什么？
3
A B C
3.1.1 两管单元TTL与非门 1. 结构和工作原理 开态：输入全为高电 VCC 平或浮空 T1 反向有源 R2 F R1 T2 饱和 输出低电平 T2 关态：输入有低电平 T1 T1 深饱和 T2 截止 F=A.B .C 输出高电平
4
3.1.1 两管单元TTL与非门 2. 电压传输特性
3.1.4 五管单元TTL与非门
VCC R1 A B C R2 T3 T1 T2 R4 R5 T4 F T5
R3
开态：输入全为高电 T 3 、T4：达林顿结构， 平或浮空 与T5构成推挽输出，进 T1 反向有源，T2 、 一步加强驱动能力； T5饱和，T3正向导 电阻 R4T ：为 T 提供泄放 通， 4截止4 电荷通路； 输出低电平 关态：输入有低电平 电阻 R5：起限流作用。 T1 深饱和，T2 、 T5 SN54H/74H 系列 截止， T3 、 T4正向 做内部驱动门时，可以 导通 取R5=0,输出高电平 以便加快速度 13
OH IH 2
VCC R1 R2 T1 F T2
B C
VCC R1 R2 F T2 A B C R1 R2
VCC
F T2
7
VCC – Vbes1 IIL = R1 IIH 值较小 (μA) 影响因素多
A B C
T1
T1
3.1.1 两管单元TTL与非门 5. 瞬态特性 截止过程： 由于多射极晶体管T1的反抽作 用，T2迅速截止，输出电平上 升速度主要取决于IR2和负载电 容的大小。容性负载能力差。 A 导通过程: B 导通速度取决于输出晶体管 C T2基极驱动电流和负载电容 大小。前者一般较小，导通 速度慢。
3.1.5 六管单元TTL与非门
VCC R1 R2 R5 T3 T4 T5 Rb Rc
T6 网络(T6 Rb Rc)
1.缩短导通时间和截止时间， 提高了速度。 2.同时使电压传输特性曲线 矩形化，增强抗干扰能力。
Vo
三、四、五管单元 R2 斜率=
A B C
T1
T2 R4
F
R3
T6
0 0.6v 1.3v Vi
14
3.1.6 STTL与非门
VCC R1
R2
R5
T3 T4 T5
A B C
T1 Rb
T2 R4
F
Rc T6
在六管单元基础 上，将进入饱和区工 作的晶体管都加上肖 特基二极管箝位（采 用抗饱和晶体管）， 减少存储电荷，提高 速度。但VOL略有上升。
SN54S/74S系列
15
3.1.7 LSTTL与非门 SN54LS/74S系列 VCC 1.基本结构 在STTL单元基础上改进：
4.7 LSTTL驱动同类负载问题
18
§3-2 TTL与非门的 逻辑扩展
19
思考题
1. 各种TTL基本门的功能是如何实现的？ 2. 什么是OC门？它解决了什么问题？应 用时应注意什么？
3.什么是三态门？它解决了什么问题？
与OC门有何不同？
20
3.2.1 TTL与非门/非门（倒向器） nand/inv
应注意什么？
31
3.3.1 单管禁止门
VCC RL A T F
A B 0 0 0 1 1 0 1 1
F 1 1 0 1
A为0时，禁止B信号 B为1时，禁止A信号 A B A B
32
F
F = A·B
B
F
3.3.2 单管串级与非门
VCC RL A F
与单管禁止门相比较：由 单发射极改为多发射极，多发 射级的输入信号之间是“与” 的关系。
VCC F
于后级的阈值
电压。必要时 后级应采用高 阈值门将输出 低电平降低。
A
A
F T
VCC R1 R2 F T2 T1
8
3.1.1 两管单元TTL与非门 6. 常用单元电路形式
图(b) 由于上述缺点，该两管单元没能被以单块 提高了本级门低电平抗干扰能力，同时也 集成电路形式应用到市场。 使输出低电平抬高。因此对后级门有一定要求。 图(c)但是，由于此单元简单的特点，常以单元 输出高电平被箝位，使输出逻辑摆幅变低， 电路形式被应用在中大规模集成电路中。 提高电平转换速度。静态功耗将增大。
第三章 TTL集成电路
TTL（Transistor Transistor Logic）——晶体管晶体管逻辑集成电 路是双极型集成电路的基础，是集成
电路产生最早的产品。
1
§3-1 TTL与非门电路 (P67~78)
2
思考题
1.各种结构的TTL与非门单元电路各自的 特点是什么？ 2.各种结构的TTL与非门单元电路中各个
R12
T21
R
T2
4
T4 F
T12
T12
D
T22 Rb Rc
T5
T6
24
3.2.5 TTL异或门/异或非门
F AB AB F AB A B
VCC
xor /nxor
VCC
A B
F
A B
F
25
3.2.6 TTL OC门（Open Collector） 1.基本结构
VCC R1 R2 VCC R1 F A B T2 T5 Rb Rc T6
1.将多射极晶体管改为肖特 R5 R1 (响应快 R2 基二极管 )，提高速 R5 R1 R2 度，减小IIH。但是抗干扰能 T3 T3 力下降。 T4 T4 F A将电阻R4由接地改为接输 2. R T 4 2 R4 T1 F 出，降低功耗。 B T5 C将所有电阻阻值加大，降 3. T2 T5 低功耗。牺牲一定速度。 Rb Rc Rb Rc 4.增加两个反馈二极管，加 T6 T6 快负载电容放电，并加快 T5 管导通，提高速度。
R2
D
C
T1
T2
T2
T1 R3 T3 T6 R5
Rb
6
Rc T
22
3.2.3 TTL与或非门/或非门
VCC R11 A1 B1 C1 A2 B2 R2 R5 T3 R4 T4 F A1 T5 Rb Rc T6 A2 R11
aoixxx /nor
VCC
R2 R5 T3
T11
R12
T21
T11
R12
T21
VCC R1 A B C R2 Vo
4