第三节 TTL集成逻辑门电路 1961年美国德克萨斯仪器公司首先制成集成电路。英文Integrated Circuit,简称IC。 集成电路的优点：体积小、重量轻、可靠性高，功耗低。目前单个集 成电路上已能作出数千万个三极管，而其面积只有数十平方毫米。 按集成度分类： 小规模集成电路SSl:Small Scale Integration; 中规模集成电路MS:Medium Scale Integration; 大规模集成电路LSl:Large Scale Integration; 超大规模集成电路VLS:Very Large Scale Integration, 按制造工艺分类： 双极型集成电路； 我们介绍TTL电路。 单极型集成电路； 我们介绍MOS电路
第三节 TTL集成逻辑门电路 1961年美国德克萨斯仪器公司首先制成集成电路。英文Integrated Circuit,简称IC。 集成电路的优点：体积小、重量轻、可靠性高，功耗低。目前单个集 成电路上已能作出数千万个三极管，而其面积只有数十平方毫米。 按集成度分类： 小规模集成电路SSI: Small Scale Integration; 中规模集成电路MSI: Medium Scale Integration; 大规模集成电路LSI: Large Scale Integration; 超大规模集成电路VLSI: Very Large Scale Integration, 按制造工艺分类： 双极型集成电路； 单极型集成电路； 我们介绍TTL电路。 我们介绍MOS电路
目前使用的门电路大多为集成门电路，最常用 的是TTL系列和CMOS系列。在两种不同系列的门电 路中，他们虽具有相同的逻辑功能而两者的结构、制 造工艺却不同，其外形尺寸、性能指标也有所差别。 因此有必要了解两种不同系列门电路的结构特点、 工作原理及主要特性，以便在实际设计中合理选择芯 片
目前使用的门电路大多为集成门电路，最常用 的是TTL系列和CMOS系列。在两种不同系列的门电 路中，他们虽具有相同的逻辑功能而两者的结构、制 造工艺却不同，其外形尺寸、性能指标也有所差别。 因此有必要了解两种不同系列门电路的结构特点、 工作原理及主要特性，以便在实际设计中合理选择芯 片
3.3.1TTL与非门 一、TTL与非门的工作原理 +'cc(+5V) R2 Ra 30 7502 1002 9+Vcc(+5V) A T; Y D 3k Q B 0 by R5 D3 B 3602 3k2 TTL与非门电路 T,的等效电路
T4 +VCC(+5V) b1 A B R1 3kΩ T3 T T2 1 Y R4 100Ω +VCC(+5V) T5 A B TTL 与非门电路 T1 的等效电路 D3 c1 R1 3kΩ R2 750Ω R3 360Ω R5 3kΩ D1 D2 3.3.1 TTL与非门 一、ＴＴＬ与非门的工作原理
+'cc(+5V) Ruv R2 RA 3k2 7502 1002 0.3V 3.6V Bo R3 Rs 3602 k2 ①输入信号不全为1：如u=0.3V,u=3.6V 则u1=0.3+0.7=1V,T2T截止，T3、T4导通 忽略i3,输出端的电位为：？ y≈5-0.7-0.7=3.6V 输出Y为高电平
①输入信号不全为1：如uA=0.3V，uB =3.6V R4 100Ω A T4 B R1 3kΩ T3 T1 T2 Y +VCC(+5V) T5 R2 750Ω R3 360Ω R5 3kΩ 0.7V 0.7V + + - - 3.6V 0.3V 1V 则uB1=0.3+0.7=1V，T2、T5截止，T3、T4导通 忽略iB3，输出端的电位为： uY≈5―0.7―0.7＝3.6V 输出Y为高电平
+'cc(+5V) 3k2 750 1002 2.1V 3.6V4 3.6V Bo 0 3602 3k2 ②输入信号全为1：如uA=uB=3.6V 则uB1=2.1V,T2、T5导通，T3、T4截止 输出端的电位为：uY=UCES=0.3V 输出Y为低电平
A T4 B R1 3kΩ T T3 2 T1 Y R4 100Ω +VCC(+5V) T5 R2 750Ω R3 360Ω R5 3kΩ 0.7V 0.7V + + - - + - 0.3V + - 0.3V 3.6V 3.6V ②输入信号全为1：如uA=uB=3.6V 2.1V 则uB1=2.1V，T2、T5导通，T3、T4截止 输出端的电位为：uY=UCES＝0.3V 输出Y为低电平
功能表 真值表 UA UB uy A B 0.3V0.3V 3.6V 0.3V3.6V 3.6V 3.6V0.3V 3.6V 3.6V3.6V 0.3V 输入有低，输出为高； 逻辑表达式 输入全高，输出为低。 Y=A·B
Y = A B uA uB uY 0.3V 0.3V 0.3V 3.6V 3.6V 0.3V 3.6V 3.6V 3.6V 3.6V 3.6V 0.3V A B Y 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 功能表 真值表 输入有低，输出为高； 逻辑表达式 输入全高，输出为低
Vcc 3A 3B 3Y 4A 4B 4Y Vcc 24 2B NC 2C 2D 2Y 141312111098 1413121110 98 74LS00 74LS20 1234567 12 4567 14 1B 1Y 24 2B 2Y GND 1A 1B NC 1C 1D 1Y GND 74LS00的引脚排列图 74LS20的引脚排列图 74LS00内含4个2输入与非门，74LS20内含2个4输入与非门
74LS00 的引脚排列图 VCC 3A 3B 3Y 4A 4B 4Y 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 14 13 12 11 10 9 8 74LS20 1 2 3 4 5 6 7 VCC 2A 2B NC 2C 2D 2Y 1A 1B NC 1C 1D 1Y GND 74LS20 的引脚排列图 14 13 12 11 10 9 8 74LS00 1 2 3 4 5 6 7 74LS00内含4个2输入与非门，74LS20内含2个4输入与非门
二、TTL与非门的特性与参数 1.电压传输特性 电压传输特性是指输出电压跟随输入电压变化的关系 曲线，即Uo=fu)函数关系，它可以用下图所示的曲线表 示。由图可见，曲线大致分为四段： AB段（截止区）：当U≤0.6V时，V1工作在深饱和状态， Uces1<0.1V,Ue2<0.7V,故V2Vs截止，V3V均导通 输出高电平Uou=3.6V
二、 TTL与非门的特性与参数 1. 电压传输特性 电压传输特性是指输出电压跟随输入电压变化的关系 曲线，即UO=f(uI )函数关系，它可以用下图所示的曲线表 示。由图可见， AB段(截止区)：当UI≤0.6V时，V1工作在深饱和状态， Uces1＜0.1V，Ube2＜0.7V，故V2、 V5截止，V3、V4均导通， 输出高电平UOH=3.6V
4o (v)A UoH A B 2.7 C E 0.3 U,(0 UOFFUTUON
A UOH B C D E UOL UI (V) UO (V) 0 .3 2 .7 UOFFUT UON
BC段（线性区）：当0.6V≤U<1.3V时，0.7V≤U2<1.4V, V2开始导通，Vs尚未导通。此时V2处于放大状态，其集电极 电压U2随着U的增加而下降，并通过V3、V射极跟随器使输 出电压Uo也下降，下降斜率近似等于-R2R3。 CD段（转折区）：1.3V≤U<1.4V,当U略大于1.3V时，Vs开 始导通，此时V2发射极到地的等效电阻为R3∥Re5,比V截止 时的R3小得多，因而V2放大倍数增加，近似为-R2/(R3∥Re5), 因此U2迅速下降，输出电压Uo也迅速下降，最后V3、V4截止， V进入饱和状态 DE段（饱和区）：当U≥1.4V时，随着U增加V1进入倒置工 作状态，V3导通，V,截止，V2、Vs饱和，因而输出低电平 UoL-0.3V
BC段(线性区)：当0.6V≤UI＜1.3V时，0.7V≤Ub2＜1.4V， V2开始导通，V5尚未导通。此时V2处于放大状态，其集电极 电压Uc2随着UI的增加而下降，并通过V3、V4射极跟随器使输 出电压UO也下降，下降斜率近似等于-R2 /R3。 CD段(转折区)：1.3V≤UI＜1.4V，当UI略大于1.3V时，V5开 始导通，此时V2发射极到地的等效电阻为R3∥Rbe5，比V5截止 时的R3小得多，因而V2放大倍数增加，近似为-R2 /(R3∥Rbe5 )， 因此Uc2迅速下降，输出电压UO也迅速下降，最后V3、V4截止， V5 。 DE段(饱和区)：当UI≥1.4V时，随着UI增加V1进入倒置工 作状态，V3导通，V4截止，V2、V5饱和，因而输出低电平 UOL=0.3V