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1、例1某TTL与非门电压传输特性如图21精【例1】某TTL与非门电压传输特性如图 2-1 (a)所示，输入级电路如图 2-1 (b)所示； 输出咼电平时允许的最低咼电平Voh min = 2.4V ；输出低电平时允许的最高低电平 V OL max = 0.7V 。(1)求该门的关门电平 Vff和开门电平Von各为多少？(2) 当该TTL与非门驱动同类负载门时， 求输入高电平抗干扰容限 Vhn和输入低电平抗干扰容限V LN ；(3) 当该TTL与非门有一个输入端接电阻 R,其余输入端悬空时，求该门的开门电阻 Ron和关门电阻Roff。解：(1)根据关门电平Voff的定义可知，Voff是使与非门保持

2、关门状态的最大输入电压， 从图2-1(a)所示电压传输特性可看出，当 VoHmin =2.4V时所对应的输入电压为1.3V，所以V off =1.3V根据开门电平 Von的定义可知，Von是使与非门保持开门状态的最小输入电压，从图2-1(a)所示特性图可看出，当 VLmax=0.7V时所对应的输入电压为 1.5V，所以V on = 1.5V(2)根据抗干扰容限的定义:与非门输入高电平抗干扰容限与非门输入低电平抗干扰容限Vhn = Voh min Von = 2.41.5 V = 0.9VV LN - V off V OL max = 1 . 3 0.7 V = 0.6V(3)观察图2-1(b)

3、所示，图中R与R1对电源Vcc构成分压器，R上的降压VR就成为 该门的输入电压。VR为Vcc VB1R1+ R若VR -Von，则与非门输出低电平即处于开门状态，这时所对应的 R临界阻值就是开门电阻Ron。所以V cc - V B1 _Ron V on，R1 Ron求得Ron =3.2k(若需该与非门输出低电平，则应使 R- 3.2k1 )。若Vr岂Voff ,则与非门输出高电平即处于关门状态，这时所对应的 R的临界阻值就是关门电阻Roff。所以（a）与非门电路 （b）与非门内部输入级图2-2 TTL与非门电路及输入电路解：（1）与非门内部输入级电流几乎全部流过外接电阻 R，设电阻上的压降为

4、Vr，因为要求F =1,即要求与非门处于关门状态，所以（设关门电平 Voff二付）应有下式成立：（2）设电路刚接上电源时，流过即要求与非门处于开门状态，所以（设开门电平5V -0.7V 厂Vr R-Von3k“ R求得R _2.6k.】。（c）求得R m 。R1的电流仍然全部流过外接电阻 R,因为要求F=0,Von =2V ）应有下式成立：5V 0.7V即 V R R - 2V3S + R【例3】 电路如图2-3（a）、（b）、（c）、（d）所示，试找出电路中的错误，并说明为什么。图2-3电路图解：图(a):电路中多余输入端接“ 1 ”是错误的，或门有一个输入为 1，输出即为1。 图(b):电

5、路中多余输入端接“ 0”电平是错误的，与门输入有一个为 0,输出即为0。 图(c):电路中两个与门输出端并接是错误的，会烧坏器件。因为当两个与非门的输出电平不相等时，两个门的输出级形成了低阻通道，使得电流过大，从而烧坏器件。图(d):电路中两 OC门输出端虽能并接，但它们没有外接电阻至电源，电路不会有任 何输出电压，所以是错误的。【例4】在图2-4中有两个接为线与的 OC门Gi、G2。它们的输出驱动三个基本 TTL门G3、G4、G5，接入的输入端分别为 2、2、3个。设OC门输出低电平时允许灌入的最大电流ol为14mA，输出高电平时输出管截止的反向漏电流 oh为0.25mA ； TTL与非门的

6、输入短路电流| il为1.6mA，每个输入端的反向漏电流 | ih为0.05mA。试求外接负载电阻R的取值范围。(要求VOH王3V,VOL兰0.3V。)解：解题时要分OC门输出是高电平和低电平两种情况。(1)OC门输出为高电平 Voh此时流过电路中各种电流 |R、IOH、I|H的方向如图2-4(a)中箭头所示。负载电阻 Rl 上的电流| R为图2-4两个OC门驱动三个与非门I2Io 2 2 3Ii 2 0.25 7 0.05 mA 二 0.85mA因为Rl的增大会使输出高电平下降，所以 Rl应为注意：在计算|R时，对g3、g4、g5接入电路的每一个输入端的反向漏电流 | IH都要计算在内。(2

7、)OC门输出为低电平 Vol此时流过电路中各种电流 |R、Iol、I IL的方向如图2-4(b)中箭头所示。负载电阻Rl上的电流| r为 | R = | OL 3山=(14 3汇 1.6 mA = 9.2mA由于Rl的减小会使输出低电平抬高，所以 Rl应为5 -0.3V9.2mAVcc VolRLmin .I R故 511 Rl _2.35k注意：在计算|R时，只考虑一个0C的输出为低电平，因为这是输出低电平时还负载的最不利的情况。 同时G3、G4、G5各个门的输入短电流| il的大小与接入电路的输入端个数无关。【例5】用增强型NMOS管构成的电路如图2-5(a)所示。试写出F的逻辑式；并用N

8、MOS 管画出更加简化而逻辑功能不变的电路。解：解题时首先要分清哪些管子是负载管，哪些管子是开关管，只有在一个负载管的 源极与开关管的漏极连接节点上才能输出倒相的逻辑函数。 该题电路图中只有T1是负载管，其余的都是开关管。在开关管中再看哪些是串接的， 哪些是并接的。对于相互串接的开关管，它们栅极上所加的变量互为与逻辑； 对于相互并接的开关管，它们栅极上所加的变量互为或逻辑。根据以上分析原则，可得函数F = A B AC AD 二 A B C D所得简化电路如图 2-5(b)所示。思考题和习题解答【题2.1】解：判断TTL与非门G1、G2何者为优，主要考查其重要参数: 与非门输出交电平时的抗干扰

9、容限 V HN二VoH min -Von与非门输出低电平时的抗干扰容限 VlN二Voff -VoLmax-V HN1 V OH min _V ON1， V HN 2 二 V OH min V ON 2V LN 1 = V OFF 1 - V OL max， V LN 2 = V OFF 2 V OL max故：VhN1 _VhN2 = VoN2_VoN1 = j 5V -1 . 9V = -0.4V ： 0-V HN1 ：:： V HN 2冋理 V LN1 _V LN 2 = V OFF 1 _ V OFF 2 = 8V -IV = -0.3V : 0可见与非门G1输出交电平时的抗干扰容限 V

10、HN1及输出低电平时抗干扰容限 VLN1均分别低于非门G2的VHN2，故G2优于G1。【题2.2】解：(a)电路中多余的输入端不应接到地，因为与门输入端有一个为 0则输出为0，使输出Y恒为1,无法实现Y = AB。应将多余输入端接到高电平或任意一个输入 端。修改电路如图 2-6( a)所示。(b)电路中多余的输入端不应接 U cc，因为或门输入端有一个为 1则输出为1，使输出Y恒为0,无法实现Y = A B。应将多余输入端接到低电平或任意一个输入端。修改电 路如图2-6 (b)所示。(c)这种接法是错误的，当两个与非门输出电平不相等时，两个门的输出级形成低阻通道，使得电流过大，会烧坏器件。修改

11、电路如图 2-6( c)所示。(d)虽然一般来说TTL或CMOS1输出端不允许并接，但是如图所示接法是正确的，通常 将几个相同输入的门电路输出端并接可以增大其驱动能力。(e)电路中两个OC门输出端应接上拉电阻至电源。修改电路如图 2-6(e)所示(f)电路所体现的逻辑关系应为 Y二屁 C AB C，与给定逻辑关系不相符。 请注意：该题中的给定逻辑关系是没有意义的，也不符合三态门的使用规律。图2-6 修改后的逻辑电路图【题2.3】解:(1)不考虑tpd时，根据图(a)中逻辑关系Y A A B，输出波形如图2-7(a)所示。(2)考虑tpd时，信号A到达与非门输入端时的信号 C (如图2-7(b)

12、信号C)相对于A存在3t pd延时；而信号B到达与非门输入端时的信号 D (如图2-7(b)信号D)相对于B存在可见，考虑tpd后输岀的逻辑关系发生了变化，这种影响到 底有多大呢？在这里对输岀波形作一个定量的分析。f =1MHz . T =1us = 1000ns tpd = 20ns 2tpd = 40ns输出波形在一个周期中的低电平宽度为 40ns，高电平宽度为960ns，是低电平宽度的24倍。很明显，图2-9 ( b)中为了 (b)考虑tpd输出波形图 图示表述的方便，将低电平的宽度夸大了。图2-7 题2.3输出波形【题 2.4 】解: (1)(a) Y1=AC B=ACB(b)丫2 二

13、 AC 二 B 二 AB BC ABC(c)丫3 = A BC = A BC(d)丫4 = ABC ABC = (A B C) A B C首先根据上述逻辑函数，列出各输出函数的真值表如表2-1所示，根据表2-1依次画出各逻辑函数的波形图，如图 2-8所示。图2-8题2.4 Y 1 -丫4波形图【题2.5】解：解题时要分0C门输出是高电平和低电平两种情况。(1)0C门输出为高电平Voh此时流过电路中各种电流 |r、|oh、I ih的方向如图2-9(a)中箭头所示。负载电阻Rl 上的电流 |r 为 |R =2|OH 2 2 2 IIH = 2 0.25 6 0.05 m 0.8mA 因为 Rl 的

14、增大会使输出高电平下降，所以 Rl应为Rl ma心坯=53.5V 二 1.875k、I r 0.8mA(2)OC门输出为低电平Vol此时流过电路中各种电流 |r、|ol、| IL的方向如图2-9(b)中箭头所示。负载电阻rl上的电流| r为|r=|ol-3|il= 12-3 1.5 mA = 7.5mA由于Rl的减小会使输出低电平升高，所以 Rl应为故 627门乞Rl乞1.875k图2-9题2.5两种情况的分析1.4补充练习一、填空题:1、 门的输入端个数称为门的 _数，门电路带同类门数量的多少称为门的 数。2、 一般TTL门输出端 直接相连，实现线与。（填写“能”或“不能”）。3、 TTL

15、OC门（集电极开路门）的输出端 直接相连，实现线与。（填写“能” 或“不能”）。4、 TTL TS门（三态电路） 的三种可能的输出状态是 、 和 5、 三输入端 TTL与非门如图2-10所示，图中 A点的电位为 ，B点的电位为 ,F点的电位为 二、选择题：1、CMOS电路如图2-11（a）、（b）所示，输出高电平 U “ = 5V ,低电平U OL = CV，则 图（a）、（b）的输出为 。crL- 100。I(a)F1F2图 2-11Uol =0.3V，门电路的关门电阻 Rof =0.8k0,开门电阻Ron=2S,则图（a）、（b）的输出为 (A) F1 =3.6V, F2 =0.3V(B) Fi 二 0.3V, F2 二 3.6V(C)F1 =3.6V, F2 =AB(D) Fi =3.6V, F2 =3.6V3、集电极开路TTL门如图2-12所示，该电路所实现的逻辑功能是 (A)F=ABC DE（B）F=ABC DE（C）F= ABC DE（D）F= ABC DE图 2-12