TTL與非門電路及TTL與非門的技術(shù)參數(shù)

TTL與非門電路

　　基本TTL反相器不難改變成為多輸入端的與非門 。它的主要特點(diǎn)是在電路的輸入端采用了多發(fā)射極的BJT ，如下圖所示。器件中的每一個(gè)發(fā)射極能各自獨(dú)立地形成正向偏置的發(fā)射結(jié) ，并可促使BJT進(jìn)人放大或飽和區(qū)。兩個(gè)或多個(gè)發(fā)射極可以并聯(lián)地構(gòu)成一大面積的組合發(fā)射極。

　　下圖是采用多發(fā)射極BJT用作３輸入端TTL與非門的輸入器件的一個(gè)實(shí)例。當(dāng)任一輸入端為低電平時(shí)，T₁的發(fā)射結(jié)將正向偏置而導(dǎo)通，T₂將截止。結(jié)果將導(dǎo)致輸出為高電平。只有當(dāng)全部輸入端為高電平時(shí)
，T₁將轉(zhuǎn)入倒置放大狀態(tài)，T₂和T₃均飽和，輸出為低電平。

TTL與非門的技術(shù)參數(shù)

1.傳輸特性

　　各種類型的TTL門電路，其傳輸特性大同小異，正如前面已經(jīng)討論過(guò)的，這里不再討論。

2.輸入和輸出的高、低電壓

3.噪聲容限

　　噪聲容限表示門電路的抗干擾能力。
　　二值數(shù)字邏輯電路的優(yōu)點(diǎn)在于它的輸入信號(hào)允許一定的容差。
　　高電平噪聲容限：V_NH＝V_OH－V_IH＝2.4V－2V＝0.4V
　　低電平噪聲容限：V_NL＝V_IL－V_OL＝0.8V－0.4V＝0.4V

4.扇入與扇出數(shù)

　　扇出數(shù)--門電路所能帶負(fù)載個(gè)數(shù)，與非門輸出端最多能接幾個(gè)同類的與非門。
　　扇出數(shù)No取決于負(fù)載類型
　　　　　　灌電流負(fù)載：負(fù)載電流從外電路流入與非門
　　　　　　拉電流負(fù)載：負(fù)載電流從與非門流向外電路
①灌電流工作情況
　　下圖表示TTL與非門的灌電流負(fù)載的情況。圖中左邊為驅(qū)動(dòng)門,右邊為負(fù)載門，當(dāng)驅(qū)動(dòng)門的輸出端為邏輯0（低電壓V_OL）時(shí)，負(fù)載門由電源V_CC通過(guò)R_b1、T₁的發(fā)射結(jié)和輸入端有電流I_IL灌人驅(qū)動(dòng)門T₃的集電極，這就是灌電流負(fù)載的由來(lái)。不難理解，當(dāng)負(fù)載門的個(gè)數(shù)增加時(shí)，總的灌電流I_IL將增加，同時(shí)也將引起輸出低電壓V_OL的升高。前已述
及TTL門電路的標(biāo)準(zhǔn)輸出低電壓V_OL＝0.4V，這就限制了負(fù)載門的個(gè)數(shù)
。在輸出為低電平的情況下，所能驅(qū)動(dòng)的同類門的個(gè)數(shù)由下式?jīng)Q定：

②拉電流工作情況
　　當(dāng)驅(qū)動(dòng)門的輸出為高電平時(shí) ，將有電流I_IH。從驅(qū)動(dòng)門拉出而流至負(fù)載門。當(dāng)負(fù)載門的個(gè)數(shù)增多時(shí)，必將引起輸出高電壓的降低，但不得低于標(biāo)準(zhǔn)高電壓的低限值V_IH=2V。這樣，輸出為高電平時(shí)的扇出數(shù)可表示如下：

　　通?；镜腡TL門電路，其扇出數(shù)約為10 ，而性能更好的門電路的扇出數(shù)最高可達(dá)30～50。
　　一般TTL器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)中，并不給出出數(shù) ，而須用計(jì)算或用實(shí)驗(yàn)的方法求得，并注意在設(shè)計(jì)時(shí)留有余地，以保證數(shù)字電路或系統(tǒng)能正常地運(yùn)行
　　通常，輸出低電平電流I_OL大于輸出高電平電流I_OH，N_OL不等于N_OH
，因而在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，常取二者中的最小值。

例：試計(jì)算基本的TTL與非門7410帶同類門時(shí)的扇出數(shù)。

解：
　?。?）從TTL數(shù)據(jù)手冊(cè)可查到7410的參數(shù)如下：

I_OL＝16mA，I_IL＝-1.6mA
I_OH＝16mA，I_IH＝-1.6mA

　　數(shù)據(jù)前的負(fù)號(hào)表示電流的流向，對(duì)于灌電流取負(fù)號(hào)，計(jì)算時(shí)只取絕對(duì)值。
　?。?）根據(jù)式（2.4.14）可計(jì)算低電平輸出時(shí)的扇出數(shù)

　　（3）根據(jù)式（2.4.I5）可計(jì)算高電平輸出時(shí)的扇出數(shù)

　　可見(jiàn)這時(shí)N_OL＝N_OH。如前所述，若N_OL＝N_OH。則取較小的作為電路的扇出數(shù)。
　　扇入數(shù)N_I取決于TTL門電路的輸入端個(gè)數(shù)。

5.傳輸延遲時(shí)間

　　這是一個(gè)表征門電路開(kāi)關(guān)速度的參數(shù)，意味著門電路在輸入脈沖波形的作用下，其輸出波形相對(duì)于輸入波形延遲了多長(zhǎng)時(shí)間。
　　假設(shè)在門電路的輸入端加入一脈沖波形、其幅度為0～V_CC(單位為V)。相應(yīng)的的輸出波形如下圖所示。通常門電路輸出由低電平轉(zhuǎn)換高電平或者由高電平轉(zhuǎn)換到低電平所經(jīng)歷的時(shí)間分別用t_PLH和t_PHL表示，有時(shí)也采用平均傳輸延遲時(shí)間這一參數(shù)，即t_Pd＝(t_PLH＋t_PHL)／2。

6.功耗

　　功耗是門電路重要參數(shù)之一。
　　功耗有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)之分。
　　所謂靜態(tài)功耗指的是當(dāng)電路沒(méi)有狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)的功耗，即與非門空載時(shí)電源總電流I_CC與電源電壓V_CC的乘積。
　　當(dāng)輸出為低電平時(shí)的功耗稱為空載導(dǎo)通功耗P_ON；
　　當(dāng)輸出為高電平時(shí)的功耗稱為截止功耗P_OFF；
　　P_ON總比P_OFF大。
　　至于動(dòng)態(tài)功耗，只發(fā)生在狀態(tài)轉(zhuǎn)換的瞬間，或者電路中有電容性負(fù)載時(shí)，例如TTL門電路約有5PF的輸入電容，由于電容的充、放電過(guò)程，將增加電路的損耗。
　　對(duì)于TTL門電路來(lái)說(shuō)，靜態(tài)功耗是主要的。

7.延時(shí)一功耗積

　　理想的數(shù)字電路或系統(tǒng)，要求它既具有高速度，同時(shí)功耗又低。在工程實(shí)踐中，要實(shí)現(xiàn)這種理想情況是較難的。高速數(shù)字電路往往需要付出較大的功耗為代價(jià)。一種綜合性的指標(biāo)叫做延時(shí)一功耗積，用符號(hào)DP表示，單位為焦耳，即DP＝t_PdP_D。
　　式中t_pd＝(t_PLH＋t_HL)／2，P_D為門電路的功耗，一個(gè)邏輯門器件的DP的值愈小，表明它的特性愈接于理想情況。

8. TTL集成門電路的封裝

(a)

(b)

　　圖(a)為14腳TTL集成門電路的封裝圖，圖(b)為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。