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7. 二极管－三极管门电路 (1)与非门电路
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将二极管与门的输出与三极管非门的输入连接，便 构成了二极管－三极管与非门电路。
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（2）或非门电路
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将二极管或门的输出与三极管非门的输入连接，便 构成了二极管－三极管或非门电路。
22
3.3.2 TTL与非门的电路结构和工作原理
1.电路结构
（CT54/74通用系列）
F= 1(高电平）
25
vB1=2.1V vC2=1V
2）两输入端同时输 入高电平，
A=B=vI=3.6V，
V2 ,V5导通，三个 PN结的钳位作用 使vB1=2.1V，V1发 射结反偏。
vo=0.3V
vC2=vCE2+vBE5=0.3+0.7=1V，不足以使V4 、VD3同时导通
V5导通， V4 、VD3截止， vo=0.3V, F=0 低电平
输出一高一低，输出高电平的V4管 将烧毁。)
• 输出高电平固定. • 不能驱动大电流、高电压 负载.
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(2) OC门的结构
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为将输出端连接使 用，以增加门电路的 驱动能力，可以将 TTL与非门的有源负 载去掉，使驱动管V5 改为集电极开路输 出，称其为集电极开 路门，简称OC门。
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实际使用时，OC门的输出端应 外接上拉电阻RL至电源VCC。
IIS ： 输入短路电流( vI ＝0) IIL＝－1mA 输入低电平电流 mA输入高电平电流 IIH ＝40µA＝0.04 0.04mA
31
（2）输出特性（说明了电路带负载的能力） 1）输出高电平时的输出特性
拉电流负载 mA （查手册） IOH ＝0. 4 4mA
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2）输出低电平时的输出特性
11
箭头表示PN结 的正偏 方向 集电结
发射结
图3.9 双极型三极管的两种类型
12
2.双极型三极管的输入特性和输出特性 1) 输入特性曲线
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以NPN管为例，若以发射极（e）作为输入回路和输 出回路的公共电极，则称该电路为共发射极电路。 可以测出表示输入电压vBE和输入电流iB 之间的特性 曲线。此曲线称为输入特性曲线。
N O = min( I OH / mI IH , I OL / mI IL )
36
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例题：某2输入与非门能驱动多少个同样的与非门？ 已知与非门： IIL ≤ -1.6mA， IIH≤40 µA， （max)=16mA，IOH（max)=-0.4mA， 输出电阻可忽略。 解：已知与非门有2个输入端，因此m=2。 1) 当驱动门输出高电平时，其扇出系数为：
IOL
N O = I OH / mI IH = 0.4mA /(2 × 40 µ A) = 5
2) 当驱动门输出低电平时，其扇出系数为：
N O = I OL / mI IL = 16mA /(2 × 1.6mA) = 5
该或非门能驱动5个同样的或非门。
38
4. 输入负载特性
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当用TTL与非门来组成一些较复杂的逻辑电路时， 有时需要在信号与输入端或输入端与地之间接一电 阻。
8
3.2.3 二极管与门电路
与门真值表
二极管与门电路及逻辑符号
F=AB
9
3.2.4二极管或门电路
或门真值表
二极管或门电路及逻辑符号Biblioteka F=A+B10
3.3 TTL集成门电路
3.3.1 双极型三极管的开关特性
1.双极型三极管的结构
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一个双极型三极管含有三个电极，分别为发射 极（e）、基极（b）和集电极（c），分为NPN 型和PNP型两种。由于它们在工作时有电子和 空穴两种极性不同的载流子参与导电，故称为 双极型三极管。
VA， VB全高，V2， V5饱和导通， VO=VOL=VCES VA， VB至少一低，则V2， V5截止，VO=VOH=VCC
42
TTL门电路多余输入端的处理（作业 多种画法）
3-6 改错题
43
3.3.4 TTL与非门的动态特性
1.传输延迟时间 2. 电源的动态尖峰电流
延迟时间
三极管内部存储电荷 元器件的寄生电容
在电源与地之间加接 高频滤波电路
44
3.3.5 集电极开路门和三态门 1.集电极开路门（OC门）
(1) 问题的提出 普通的TTL门 • 输出端不能并联使用.(如果
第 3 章 集成逻辑门电路
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3.1 概述 3.2 半导体二极管门电路 3.3 TTL集成门电路 3.4 CMOS门电路 3.5 各逻辑门的性能比较
作业（B）：3-5 3-6 3-8 3-11 3-14 3-15 3-16
(6/10课时）
1
作业（A）
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自测题：5，11，16 作业：6 ，8，13(VOHmin=3.2V)， 15，20
IOL
N O = I OH / mI IH = 0.4mA /(2 × 40 µ A) = 5
2) 当驱动门输出低电平时，其扇出系数为：
NO = I OL / I IL = 16mA /1.6mA = 10
该与非门能驱动5个同样的与非门。
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例题：某2输入或非门能驱动多少个同样的或非门？ 已知或非门： IIL ≤ -1.6mA， IIH≤40 µA， （max)=16mA，IOH（max)=-0.4mA， 输出电阻可忽略。 解：已知或非门有2个输入端，因此m=2。 1) 当驱动门输出高电平时，其扇出系数为：
输入级V1、R1 倒相级V2、R2 、R3 输出级V4、V5 、 VD3 、R4 保护二极管:VD1 、 VD2
图3-18
p43
23
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图中，输入端接有用于保护的二极管VD1和VD2。当 输入端加正向电压时，相应二极管处于反向偏置， 具有很高的阻抗，相当于开路；如果一旦在输入端 出现负极性的干扰脉冲，VD1和VD2便会导通，使A、 B两端的电位被钳制在-0.7V左右，以保护多发射极 晶体管V1不致被损坏。
39
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CT74系列与非门的输入负载特性如图所示。
1.4V
开门电阻R0N =2kΩ （TTL特有）
V5未导通时，
RI VR 1 = (VCC -VBE1 ) RI + R1
当RI>>RON时 认为输入为高电平， 当RI<<RON时 认为输入为低电平。
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TTL与非门的输入端悬空，相当于在其输入端接 一个阻值为无穷大的电阻，也就是相当于接高电 平。
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2
3.1 概述
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用来实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路 称为门电路。 常用的门电路有与门、或门、非门、与非门、或非 门、与或非门、异或门、同或门等。 从制造工艺方面来分类，数字集成电路可分为双极 型、单极型和混合型三类。
3
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3.2 半导体二极管门电路 3.2.1正逻辑与负逻辑
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在数字电路中，用高、低电平来表 示二值逻辑的1和0两种逻辑状态。 获得高、低电平的基本原理电路如 图表示。开关S为半导体二极管或 三极管，通过输入信号控制二极管 或三极管工作在截止和导通两个状 态，以输出高低电平。
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3.2.3 半导体二极管的开关特性
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因为半导体二极管具有单向导电性，即外加正向电 压时导通，外加反向电压时截止，所以它相当于一 个受外加电压极性控制的开关。
7
VCC=5V 当vI为高电平（取VCC）时， VD截止，vO为高电平。 当vI为低电平（取0V）时， VD导通，vO=0.7V，为低电平。
0
截止区
uCE/V
三极管输出特性上的三个工作区
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3. 双极型三极管的开关电路
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用NPN型三极管取代下图中的开关S，就得到了三极 管开关电路。
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3.双极型三极管的开关电路
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当vI为低电平时， 三极管工作在截止状态（截止 区），输出高电平vO ≈VCC 。
� �
当vI为高电平时， 三极管工作在饱和导通状态 （饱和区），输出低电平vO ≈0V（VCES ）。
灌电流负载
V时） IOL ＝16mA（VOL ＝0. 4 4V
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3. 门电路的扇出系数
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扇出系数NO的定义是：“一个门 电路能驱动与其同类门的个数”。 它标志着一个门电路的带负载能 力。 计算扇出系数 分为输出高电平时的扇出系数及 输出低电平时的扇出系数，并取 两者较小的作为电路的扇出系数。
p49
27
3.3.3 TTL与非门的静态特征 1.电压传输特性
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如果将图3-18所示与非门的输入A（或B）接高电 平3.6V，则输出电压随输入端B（A）所加电压的 变化而变化的特征曲线，叫做TTL与非门的电压 传输特性。
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AB段（截止区） vI<0.6V BC段 （放大区）0.6V< vI <1.3V CD段 （转折区） VTH=1.4V 阈值电压 DE段 （饱和区） vI >1.4V
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2.工作原理
vB1=1V
设PN结导通电压为0.7V， 三极管饱和压降为0.3V 1) 任意一个输入端加 入低电平，例如
A=vI=0.3V，则 vB1= 0.3+0.7= 1V
较小
V2 、V5 截 止 V4 、VD3导 通
vo= VCC– VR2 – Vbe4 – VVD3
≈ 5– 0.7 – 0.7 0.7– = 3.6V
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TTL门电路的实际产品在使用时，如果有多余的 输入端不用，一般不应悬空，以防干扰信号的串 入，引入错误逻辑。
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5. 门电路多余输入端的处理
（1）TTL与门、与非门 1）将其经2kΩ以上的电阻接地 2）接至电源正端VCC或 接输入高电平VIH 3）与其它信号输入端并接使用 4）悬空（相当于接高电平） （2）TTL或门、或非门 1）接低电平VIL 2）与其他输入端并接使用 （3） TTL与或非门 1）多余的与门，其输入端必须接低电平 2）某个与门有多个输入端不用，其处理方法同与门