第三模块：半导体器件基础及分离元件门电路教材课件.ppt

1、（2-1）TTL非门的内部结构非门的内部结构AF+VC C(Uo)(Ui)D2D1AYR14KT1R21.6KR4130T5T4T2R31K（2-2）1、输入为低电平（、输入为低电平（0.3V）时）时“0”不足以让不足以让T2、T5导通导通三个三个PN结结导通需导通需2.1V+VC C(Uo)(Ui)D2D1AYR14KT1R21.6KR4130T5T4T2R31K1V（2-3）1、输入低电平（、输入低电平（0.3V）“0”1Vuouo=5-uR2-ube4-uD2 3.4V高电平！高电平！+VC C(Uo)(Ui)D2D1AYR14KT1R21.6KR4130T4（2-4）2、输入为高电平（

2、、输入为高电平（3.4V）时）时全导通全导通电位被钳电位被钳在在2.1V反偏反偏 1V截止截止+VC C(Uo)(Ui)D2D1AYR14KT1R21.6KR4130T5T4T2R31K（2-5）2、输入为高电平（、输入为高电平（3.4V）时）时饱和饱和UO=0.3VAF 此电路此电路+VCC(Uo)(Ui)D1AYR14KT1R21.6KT5T2R31KTTL非门（反相器）非门（反相器）（2-6）多反射结多反射结结构结构TTL与非门的内部结构与非门的内部结构+VCC(Uo)D2CYR14KT1R21.6KR4130T5T4T2R31KABABCF（2-7）TTL与非门的改进电路（与非门的改进

3、电路（74H系列）系列）+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1三极管复三极管复合结构提合结构提高驱动负高驱动负载能力载能力（2-8）一、电压传输特性一、电压传输特性2.3.2 TTL非门的特性和技术参数非门的特性和技术参数测试电路测试电路（2-9）u0(V)ui(V)123UOH(3.4V)UOL(0.3V)传输特性曲线传输特性曲线u0(V)ui(V)123UOH“1”UOL(0.3V)阈值阈值UT=1.4V理想的传输特性理想的传输特性输出高电平输出高电平输出低电平输出低电平（2-10）1、输出高电平、输出高电平UOH、输出低电平、输出低电平UOL UOH 2.4V UO

4、L 0.4V 便认为合格。便认为合格。典型值典型值UOH=3.4V UOL 0.3V。2、阈值电压、阈值电压UTuiUT时，认为时，认为ui是高电平。是高电平。UT=1.4V（2-11）二、输入、输出负载特性二、输入、输出负载特性？1、前后级之间电流的联系、前后级之间电流的联系11（2-12）前级输出为前级输出为 高电平时高电平时前级前级后级后级流出前级电流流出前级电流IOH（拉电流）（拉电流）+VC CD2R21.6KR4130T4+VC CR14KT1反偏反偏（2-13）前级输出为前级输出为 低电平时低电平时前级前级后级后级流入前级的电流入前级的电流流IOL 约约 1.4mA(灌电流灌电流

5、)+VCCR14KT1R21.6KT5T2R31K+VCCR14KT1（2-14）115)(5RbeTecTIOL结压降的间压降mA0.147.03.05灌电流的计算饱和饱和（2-15）2、扇出系数、扇出系数扇出系数为门电路输出扇出系数为门电路输出驱动同类负载门的个数驱动同类负载门的个数前级输出为前级输出为 高电平时高电平时例如：例如：+VC CD2R21.6KR4130T4T1T1T1OHIiH3IiH1IiH2I前级前级后级后级（2-16）前级前级前级输出为前级输出为 低电平时低电平时+VC CR14KT1R21.6KT5T2R31KT1T1T1OLIiL3IiL1IiL2I后级后级（2-

6、17）输出低电平时，流入前级的电流（灌电流）：输出低电平时，流入前级的电流（灌电流）：2iL1iLOLIII输出高电平时，流出前级的电流（拉电流）：输出高电平时，流出前级的电流（拉电流）：2iH1iHOHIII（2-18）例例2：如图电路，已知：如图电路，已知 74S00门电路门电路GP参数为：参数为：IOH（拉电流）（拉电流）/IOL(灌电流灌电流)=1.0mA/-20mAIIH/IIL=50A/-1.43mA试求门试求门GP的扇出系数的扇出系数N是多少？若将电路中的是多少？若将电路中的芯片改为芯片改为74S20，其门电路参数同，其门电路参数同74S00，问此，问此时时P0的扇出系数又为多少

7、？的扇出系数又为多少？&GPG1Gn（2-19）求此类问题时，要对门求此类问题时，要对门P输出的高低电平情况分输出的高低电平情况分别进行讨论。别进行讨论。门门P输出的低电平时，设可带门数为输出的低电平时，设可带门数为NL：OLILLIIN1443.120ILOLLIIN门门P输出的高电平时，设可带门数为输出的高电平时，设可带门数为NH：OHIHHIIN21005.020.12IHOHHIIN扇出系数扇出系数=10（2-20）74S20为为4输入与非门，所以输入与非门，所以门门P输出的低电平时，设可带门数为输出的低电平时，设可带门数为NL：OLILLIIN1443.120ILOLLIIN门门P输

8、出的高电平时，设可带门数为输出的高电平时，设可带门数为NH：OHIHHIIN4505.040.14IHOHHIIN扇出系数扇出系数=5问题：门电路多余输入端问题：门电路多余输入端如何处理？如何处理？（2-21）3、输入端负载特性、输入端负载特性Rui“1”,“0”？+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1假设某输入端接一电阻假设某输入端接一电阻（2-22）R较小时较小时ui VCC时，必须选用时，必须选用集电极开路（集电极开路（OC门）门）TTL电路。电路。CMOS电源电压电源电压VDD =5V时，一般的时，一般的TTL门可门可以直接驱动以直接驱动CMOS门。门。2、OC门

9、可以实现电平转换功能门可以实现电平转换功能（2-34）2.4.三态门（三态门（TSL门门）+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5ABDEEE-控制端控制端（2-35）+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5ABDEE01截止截止ABF （2-36）+5VFR4R2R1T2R5R3T3T4T1T5ABDEE10导通导通截止截止截止截止高阻态高阻态（2-37）输输出出高高阻阻0E 1E ABF 功能表功能表低电平起作用低电平起作用&ABFEEN 三态门三态门工作原理工作原理 TSL门输出具有高、低电平状态门输出具有高、低电平状态外，还有外，还有第三种输出状态第三种输出状态 高阻状

10、高阻状态态，又称，又称禁止态或失效态。禁止态或失效态。E使能端使能端输出输出F端处于高阻状态记为端处于高阻状态记为Z。当当 E=1时，时，当当 E=0时，电路执行正常与非功能时，电路执行正常与非功能F=AB。（2-38）三态门主要作为三态门主要作为TTL电路与电路与总线总线间间的的接口电路接口电路用途：用途：E1、E2、E3分时接分时接入高电平入高电平E1E2E3公用总线公用总线ENENEN（2-39）1.三态门广泛用于数据总线结构三态门广泛用于数据总线结构 任何时刻只能任何时刻只能有一个控制端有效，有一个控制端有效，即只有一个门处于数即只有一个门处于数据传输，其它门处于据传输，其它门处于禁止状态。禁止状态。2.双向传输双向传输 当当E=0时，门时，门1工作，门工作，门2禁止，禁止，数据从数据从A送到送到B；当当E=1时，门时，门1禁止，门禁止，门2工作，数工作，数据从据从B送到送到A。总线总线用途：用途：