双极型集成电路.ppt

《双极型集成电路.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双极型集成电路.ppt（75页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2022/10/281半导体半导体集成电路集成电路2022/10/2821.1.简易简易TTLTTL逻辑门逻辑门2.2.四管四管单元单元TTL逻辑门逻辑门3.3.五管单元五管单元TTL逻辑门逻辑门2022/10/283 什么是什么是TTL电路电路?TTL电路的主要特点电路的主要特点?晶体管晶体管-晶体管逻辑电路晶体管逻辑电路 速度高、驱动能力强，但功耗较高、集成度低。速度高、驱动能力强，但功耗较高、集成度低。从从TTLTTL的发展历史看的发展历史看,TTL,TTL电路是以电路是以提高速度、提高速度、降低功耗降低功耗为主要目标，不断改进电路的形式和工为主要目标，不断改进电路的形式和工艺。艺。TT

2、L电路的基本结构单元有四管、五管、六管与电路的基本结构单元有四管、五管、六管与非门，以及改进的非门，以及改进的STTL和和LSTTL。2022/10/284VBEVBC饱和区饱和区饱和区饱和区反向工作区反向工作区反向工作区反向工作区截止区截止区截止区截止区正向工作区正向工作区正向工作区正向工作区(正偏正偏)(反偏反偏)(正偏正偏)(反偏反偏)CBEnpn正向工作区正向工作区正向工作区正向工作区IBICIEIE=IB+IC反向工作区反向工作区反向工作区反向工作区IBICIEIC=IB+IE饱和工作区饱和工作区饱和工作区饱和工作区CBEVCES截止区截止区截止区截止区CBE半导体三极管的开关特性半

3、导体三极管的开关特性半导体三极管的开关特性半导体三极管的开关特性VCCRcRBiCiB+vIvO+1.1.三极管开关电路三极管开关电路三极管开关电路三极管开关电路只要参数配合得当，可做到：只要参数配合得当，可做到：只要参数配合得当，可做到：只要参数配合得当，可做到：当当当当v vI I为低电平时为低电平时为低电平时为低电平时，三极管工作在截止状态，三极管工作在截止状态，三极管工作在截止状态，三极管工作在截止状态，v vOO为高电平为高电平为高电平为高电平；当当当当v vI I为高电平为高电平为高电平为高电平，三极管工作在饱和状态，三极管工作在饱和状态，三极管工作在饱和状态，三极管工作在饱和状态

4、，v vOO为低电平为低电平为低电平为低电平。6当当vI=0时时，vBE=0，由输入特性可知，由输入特性可知，iB=0，由输出特性可知，由输出特性可知，iC0，三极三极管截止。管截止。此时，此时，RC上无压降，上无压降，vOVCC，为，为高电平高电平。一般认为，在一般认为，在vIVON时，时，有有有有i iB B产生，相应地有产生，相应地有产生，相应地有产生，相应地有i iC C产生，三极管导通产生，三极管导通产生，三极管导通产生，三极管导通；vIiBiCiC RC vO；vI继续增加，继续增加，R RC C上的压降也随之增大，上的压降也随之增大，上的压降也随之增大，上的压降也随之增大，v v

5、CECE下降，当下降，当下降，当下降，当v vCECE00时，时，时，时，三极管处于深度三极管处于深度三极管处于深度三极管处于深度饱和状态饱和状态饱和状态饱和状态，v vOO00，为，为，为，为低电平低电平低电平低电平。VCCRcRBiCiB+vIvO+7直流负载方程：直流负载方程：确定从放大到饱和的临界值：确定从放大到饱和的临界值：v此时的基极电流称为此时的基极电流称为饱和基极电流饱和基极电流v当当vI增加到使增加到使iB=IBS后：后：vIiB但但IC基本不变基本不变，三极管进入饱和状态；三极管进入饱和状态；v由直流负载线知：三极管从截止到饱和，必须经过放大区。由直流负载线知：三极管从截止

6、到饱和，必须经过放大区。iCvCEIB=0放大区OIB1IB2IB3IB4饱和区截止区VCCv直流负载线与输出特性曲线的直流负载线与输出特性曲线的交点称为交点称为工作点工作点QQ用图解法分析用图解法分析vvI增加，对应增加，对应Q沿直流负载线上移，沿直流负载线上移，从放大到饱和的临界点对应的集电从放大到饱和的临界点对应的集电极电流称为极电流称为饱和集电极电流饱和集电极电流ICS。QSICSVCE(sat)直流负载线直流负载线8总结：当总结：当vIVON时，三极管处于放大状态；时，三极管处于放大状态；当当vI增加到使增加到使iBIBS时，三极管处于饱和状态。时，三极管处于饱和状态。VCCRcRB

7、iciB+vIvO+当当vI=VIL时时，三极管截止，三极管截止，iC0，相当于开关断开，相当于开关断开，vOVCC；当当vI=VIH时时，三极管饱和，三极管饱和，uCE0，相当于开关闭合，相当于开关闭合，vO0；VCCvOvIS92.2.动态特性动态特性动态特性动态特性快快慢慢从截止到导通从截止到导通当当vI由低变高时，发射区发射的电子不由低变高时，发射区发射的电子不能马上到达集电区，形成集电极电流。能马上到达集电区，形成集电极电流。vIiCvOttt从导通到截止从导通到截止由于在饱和时，集电区收集载流由于在饱和时，集电区收集载流子能力很弱，子能力很弱，超量电子在基区存超量电子在基区存储，储

8、，当当vI由高变低时，存储电荷由高变低时，存储电荷不能马上消散，不能马上消散，iC不能马上下降，不能马上下降，而要维持一段时间而要维持一段时间，饱和越深，饱和越深，存储电荷越多，延迟时间越长存储电荷越多，延迟时间越长。输出输出vO落后于输入落后于输入vICBEpn+n-epin+P-SiP+P+Sn+-BL4.0 4.0 简易简易TTLTTL与非门与非门 简易的简易的TTLTTL门的工作原理门的工作原理1 1）“关态关态”（T2T2截止）截止）2 2）“开态开态”（T2T2导通）导通）多发射极晶体管：多发射极晶体管：简易简易TTL与非门：与非门：ABCR1R2VCCVOB1B2T1T22022

9、/10/2811与非门逻辑表与非门逻辑表与非门逻辑表与非门逻辑表ABCR1R2VCCVOB1B2T1T2两管单元两管单元TTL与非门与非门2022/10/2812ABCR1R2VCCVOB1B2T1T2R1R2VCCB1ABC4K4K4K4K几个假设：几个假设：几个假设：几个假设：1.1.1.1.发射极正向压降，当晶体管正向工作时，取发射极正向压降，当晶体管正向工作时，取发射极正向压降，当晶体管正向工作时，取发射极正向压降，当晶体管正向工作时，取V V V VBEFBEFBEFBEF，而当晶，而当晶，而当晶，而当晶体管饱和时，取体管饱和时，取体管饱和时，取体管饱和时，取V V V VBESBE

10、SBESBES=0.7V.=0.7V.=0.7V.=0.7V.2.2.2.2.集电结正向饱和压降，取集电结正向饱和压降，取集电结正向饱和压降，取集电结正向饱和压降，取V V V VBCFBCFBCFBCF。3.3.3.3.晶体管饱和压降，当晶体管饱和压降，当晶体管饱和压降，当晶体管饱和压降，当T1T1T1T1管深饱和时，因管深饱和时，因管深饱和时，因管深饱和时，因I I I Ic c c c几乎为零，取几乎为零，取几乎为零，取几乎为零，取V V V VCESCESCESCES，其余管子取，其余管子取，其余管子取，其余管子取V V V VCESCESCESCES 两管单元两管单元两管单元两管单元

11、TTLTTLTTLTTL与非门的工作原理与非门的工作原理与非门的工作原理与非门的工作原理2022/10/28131.1.1.1.输入信号中至少有一个为低电平的情况输入信号中至少有一个为低电平的情况输入信号中至少有一个为低电平的情况输入信号中至少有一个为低电平的情况R1R2VCCB1ABC1VVOL=0.3VVOLVB1=VBE1+VOL=0.3V+0.7V=1V VB1被嵌位在被嵌位在1VIB1=(VCC-1V)/R1=5V-1V/4K=1mA4K4KIC1B2T2管截止管截止,VOH=VCC-IOHR2输出高电平时电路供给负载门的电流输出高电平时电路供给负载门的电流IOHT T2 2管的集电

12、结管的集电结管的集电结管的集电结反偏反偏反偏反偏，Ic1很小，很小，满足满足IB1 Ic1，T1管深饱和管深饱和，VCES1，VB22.2.2.2.输入信号全为高电平输入信号全为高电平输入信号全为高电平输入信号全为高电平R1R2VCCB1ABCVOH=5V,VB1=VBC1+VBE2VB1被嵌位在被嵌位在4K4KIC1B2VOH=5VT1管的发射结反偏管的发射结反偏,集电结正偏集电结正偏,工作在工作在反向工作区反向工作区反向工作区反向工作区,集电极电流是集电极电流是流出的流出的,T2管的基极电流为管的基极电流为:IB2=IC1=IB1+RIB1IB1（R)IB1=(VCC-VB1)/R1 IB

13、2mAT T2 2管的发射结正偏管的发射结正偏管的发射结正偏管的发射结正偏1 1）集电结反偏）集电结反偏）集电结反偏）集电结反偏,工作在工作在工作在工作在正向工作区正向工作区正向工作区正向工作区2)2)2)2)集电结正偏，则集电结正偏，则集电结正偏，则集电结正偏，则工作在饱和区工作在饱和区工作在饱和区工作在饱和区2022/10/2815ABCR1R2VCCVOB1B2T1T2假设假设T2管工作在正向放大区管工作在正向放大区在在R2上产生的压降为上产生的压降为18 mA*4K=72V4K4K不成立不成立F=20IC2=FIB2=18mAIB2mAT2管管集电结正偏，工作在饱和区集电结正偏，工作在

14、饱和区集电结正偏，工作在饱和区集电结正偏，工作在饱和区2022/10/28161.电压传输特性电压传输特性电压传输特性电压传输特性VO(V)VOH（min)VOL(max)Q1Vi(V)Q2Q1,Q2n 截止区截止区n 过渡区过渡区n 导通区导通区VOH(min):输出电平为逻辑输出电平为逻辑”1 1”时的最小输出电压时的最小输出电压VOL(max):输出电平为逻辑输出电平为逻辑”0 0”时的最大输出电压时的最大输出电压VIL（max):仍能维持输出为逻辑仍能维持输出为逻辑”1 1”的最大输入电压的最大输入电压VIH(min):仍能维持输出为逻辑仍能维持输出为逻辑”0 0”的最小输入电压的最小

15、输入电压VIL(max)VIH(min)两管单元两管单元两管单元两管单元TTLTTLTTLTTL与非门的静态特性与非门的静态特性与非门的静态特性与非门的静态特性2022/10/2817VIHVOLVILVOHVIHVOL噪声噪声噪声噪声2022/10/2818有效低电平输出有效低电平输出Vin输入低电平输入低电平有效范围有效范围0VIL(max)有效高电平输出有效高电平输出Vout输入高电平输入高电平有效范围有效范围VIH(min)VDD过渡区过渡区VOH（min)VOL(max)噪声 VOL(max)VIL(max)噪声幅值 VIL(max)-VOL(max)噪声VIH(min)VOH(mi

16、n)噪声幅值 Ic1，T1处于深度饱和状态处于深度饱和状态。C2E2352.vI=VIH时时T5VCC=5VR14kR21.6kR4140R31kD2AYT1T2T4(vI)(vO)若不考虑若不考虑T2、T5，则，则T1发射结导通，发射结导通，vB1=3.4+0.7=4.1V?vC2为低电平为低电平T4截止截止vE2为高电平为高电平T5导通导通T2导通导通输出低电平输出低电平vO=VCE(sat)5此时此时T1发射结反偏，集电结正偏，发射结反偏，集电结正偏，T1处于倒置放大状态处于倒置放大状态.T2与与T5饱和导通饱和导通B1C2E2由于存在由于存在T2、T5，则，则T2、T5 的发射结导通。

17、的发射结导通。vB1=0.7+0.7+0.7=2.1VT1发射结反偏发射结反偏综合两种情况，该电路实现了非的关系综合两种情况，该电路实现了非的关系.36D2的作用：的作用：保证保证T5饱和导通时，饱和导通时，T4能可靠地截止。能可靠地截止。若无若无D2，则，则T4会导通。会导通。D1的作用：的作用：限制输入端的负脉冲干扰，保护发射结。限制输入端的负脉冲干扰，保护发射结。若无若无D1，则输入端有负脉冲时，电流，则输入端有负脉冲时，电流iB很大，烧坏发射结。很大，烧坏发射结。加上加上D1，则输入端电位被钳位在，则输入端电位被钳位在以上，保证发射结不被烧坏。以上，保证发射结不被烧坏。倒相级倒相级：C

18、2和和E2电压极性相反，电压极性相反，故称倒相级。故称倒相级。输出级：输出级：T4、T5总是一个导通一个总是一个导通一个 截止，输出电流很小，截止，输出电流很小，静态功耗低。静态功耗低。推拉式输出推拉式输出VCCR1R2R4R3D2AYT1T2T4T5D1C2E2B137uTTL反相器反相器反相器反相器电压传输特性电压传输特性（输入电压与输出电压的关系曲线输入电压与输出电压的关系曲线）BC段（线性区）：段（线性区）：vI，1.4vB1，T1导通导通，T2导通放大导通放大、T5截止，截止，T4导通，导通，vI vC2CD段（转折区）：段（转折区）：vI，vB1，T1开始由导通转向反向工作区，开始

19、由导通转向反向工作区，T2由导通放大变饱和导通由导通放大变饱和导通，T4由导通变截止，由导通变截止，T5开始饱和导通开始饱和导通 vI vC2vOAB段（截止区）：段（截止区）：vI，vB1，T2、T5截止，截止，T4导通导通vO=VOHVCCR1R2R4R3D2T1T2T4T5D1B1vIvOC2E2vO/V00.5 1.0 1.51.02.03.04.0ABCDEvIvO =VCC-vR2-vBE4-vD238DE段（饱和区）：段（饱和区）：vI，T2、T5饱和导通，饱和导通，vI vB1保持不变保持不变vO=VOL保持不变保持不变门槛电压门槛电压VTH：当输入电压高于此值时，输出变为低电

20、平。当输入电压高于此值时，输出变为低电平。VTH vO/V00.5 1.0 1.51.02.03.04.0ABCDEVTHvI/VVCCR1R2R4R3D2T1T2T4T5D1B1vIvOC2E2uTTL反相器反相器反相器反相器的静态输入特性和输出特性的静态输入特性和输出特性一、输入特性一、输入特性（输入端的伏安特性（输入端的伏安特性）1.vI=VIL=0.2V时时1VIL=0.2VIIL=?R14kD1T10.2VIILVCCbe2be5输入端等效电路输入端等效电路负号表示输入电流流出门负号表示输入电流流出门.VCCR1R2R4R3D2AYT1T2T4T5D1C2E2402.vI=VIH时时

21、1VIH=3.4VIIH=?R14kD1T13.4VIIHVCCbe2be5vB1=2.1VT1处于倒置放大状态处于倒置放大状态一般情况下，一般情况下，一般情况下，一般情况下，IIH40A正号表示输入电流流进门正号表示输入电流流进门正号表示输入电流流进门正号表示输入电流流进门.IB结论：结论：当输入为低电平时，当输入为低电平时，输入电流流出输入电流流出门，大小为门，大小为1mA；当输入为高电平时，当输入为高电平时，输入电流流进输入电流流进门，很小门，很小tPHLvIiCCttICCHICCL4.1.1 4.1.1 4.1.1 4.1.1 标准标准标准标准TTLTTLTTLTTL与非门与非门与非

22、门与非门(四管单元四管单元四管单元四管单元)4.1 4.1 一般的一般的TTLTTL与非门与非门46VCCR14kR21.6kR4140R31kD2D2AYT1T2T4T5BD1 与非门、或非门等门电路的输入、输出结构与反相器相同与非门、或非门等门电路的输入、输出结构与反相器相同，因，因此前面所讲的输入、输出特性对这些门电路同样适用。此前面所讲的输入、输出特性对这些门电路同样适用。TTL与非门与非门输入端采用多发射极三极管输入端采用多发射极三极管e1e2bce1ce1b 由由于于T T5 5的的集集电电极极与与二二极极管管D D的的负负极极电电位位相相同同，所所以以在在版版图图设设计计时时，可

23、可将将T T5 5和和D D设设计计成成一一个个复复合合管管，共共用用一一个个隔隔离岛，如图所示。离岛，如图所示。图4.3 T5-D的复合版图和剖面图N+N+N+PPP+P+N-epiN+-BLP-SUPEBCD-D+2022/10/2848ABCR1R2VCCVOB1B2T1T2两管单元两管单元TTL与非门与非门u 电路抗干扰能力小电路抗干扰能力小u 电路输出端负载能力弱电路输出端负载能力弱u IB2小，导通延迟较大小，导通延迟较大四管单元四管单元TTL与非门与非门T2管的引入提高管的引入提高了抗干扰能力了抗干扰能力有源负载的引有源负载的引入提高了电路入提高了电路的负载能力的负载能力ABCR

24、1R2VCCVOB1B2T1T2T5两管单元两管单元两管单元两管单元TTLTTL与非门和四管单元与非门和四管单元与非门和四管单元与非门和四管单元TTLTTL与非门的比较与非门的比较与非门的比较与非门的比较R4T4D D起了电平移起了电平移起了电平移起了电平移位的作用位的作用位的作用位的作用n四管单元的缺点四管单元的缺点：（1)输出低电平时输出低电平时T5处于饱和态，在向高电平转换时，基区少子存贮电荷只有通处于饱和态，在向高电平转换时，基区少子存贮电荷只有通过过R3泄放，速度较慢，影响上升时间。泄放，速度较慢，影响上升时间。(2)(2)输出端从低电平向高电平转换的瞬间，从电源经输出端从低电平向高

25、电平转换的瞬间，从电源经R R4 4,T,T4 4,D,D到到T5T5有有瞬态大电流瞬态大电流流过流过，因此在二极管，因此在二极管D D上就有大量的存储电荷，因没有泄放回路只能靠二极管本身上就有大量的存储电荷，因没有泄放回路只能靠二极管本身的复合而消失，所以使该电路的开关速度受到影响。的复合而消失，所以使该电路的开关速度受到影响。D2R32022/10/2849ABCR1R2VCCVOB1B2T1T2T5R4T4R1R2VCCVOB1B2T1T2T5R4T4ABT3四管单元四管单元TTL与非门与非门五管单元五管单元TTL与非门与非门四管单元四管单元四管单元四管单元TTLTTL与非门和五管单元与

26、非门和五管单元与非门和五管单元与非门和五管单元TTLTTL与非门的比较与非门的比较与非门的比较与非门的比较R3R3R5D2输入端有一个为低电平时输入端有一个为低电平时，T2、T5截止，截止，T3饱和导通，饱和导通，T4正向放大正向放大，VOH =VCC-VR4 VCE(sat)3 VBE4IR4 =IC3 IC4，值比较小值比较小 IC3 IC4 IR4 输出为高电平：输出为高电平：T3 T3、T4T4管构成达林顿管，管构成达林顿管，T4T4管不会进入饱和区反向时管不会进入饱和区反向时林顿管对截止延迟时间影响小林顿管对截止延迟时间影响小2022/10/2850ABCR1R2VCCVOB1B2T

27、1T2T5R4T4R1R2VCCVOB1B2T1T2T5R4T4ABT3四管单元四管单元TTL与非门与非门五管单元五管单元TTL与非门与非门四管单元四管单元四管单元四管单元TTLTTL与非门和五管单元与非门和五管单元与非门和五管单元与非门和五管单元TTLTTL与非门的比较与非门的比较与非门的比较与非门的比较R3R3R5D2输入端有全为高电平时输入端有全为高电平时，T2、T5迅速导通，迅速导通，T3由饱和导通转由饱和导通转向截止向截止（速度较慢）（速度较慢）但是但是T4由放大导通转向截止由放大导通转向截止(速度较快速度较快)，而且而且T4T4管的基极有泄放电阻管的基极有泄放电阻R5R5，T4 截

28、止延时时间进一步减短截止延时时间进一步减短五管单元的优点五管单元的优点1 1：林顿管可以减小导通延迟时间，从而提高电路：林顿管可以减小导通延迟时间，从而提高电路的平均延迟时间。的平均延迟时间。2022/10/2851ABCR14K R21.64K VCCVOB1B2T1T2T5R4130 T4R12.8K R2760 VCCVOB1B2T1T2T5R458 T4ABT3四管单元四管单元TTL与非门与非门五管单元五管单元TTL与非门与非门四管单元四管单元四管单元四管单元TTLTTL与非门和五管单元与非门和五管单元与非门和五管单元与非门和五管单元TTLTTL与非门的比较与非门的比较与非门的比较与非

29、门的比较R3470 R31K R54K D2高电平输出时，高电平输出时，通过通过T3将电流放大后再驱动将电流放大后再驱动T4,输出电流大，输出电流大，提高电路的负载能力。提高电路的负载能力。五管单元的优点五管单元的优点2 2：林顿管的引入，提高电路高电平输出时的负载：林顿管的引入，提高电路高电平输出时的负载能力能力2022/10/2852ABCR14K R21.64K VCCVOB1B2T1T2T5R4130 T4R12.8K R2760 VCCVOB1B2T1T2T5R458 T4ABT3四管单元四管单元TTL与非门与非门五管单元五管单元TTL与非门与非门四管单元四管单元四管单元四管单元TT

30、LTTL与非门和五管单元与非门和五管单元与非门和五管单元与非门和五管单元TTLTTL与非门的比较与非门的比较与非门的比较与非门的比较R3470 R31K R54K D2五管单元的缺点：电路中各个电阻的阻值比四管单元电路的电阻五管单元的缺点：电路中各个电阻的阻值比四管单元电路的电阻值小，所以工作电流值小，所以工作电流I ICCCC增大，电路功耗大，为增大，电路功耗大，为22mW22mW。电路优值为。电路优值为132pJ.132pJ.2022/10/2853ABCR14K R21.64K VCCVOB1B2T1T2T5R4130 T4R12.8K R2760 VCCVOB1B2T1T2T5R458

31、 T4ABT3四管单元四管单元TTL与非门与非门五管单元五管单元TTL与非门与非门四管单元和五管单元四管单元和五管单元四管单元和五管单元四管单元和五管单元TTLTTL与非门的共同缺点与非门的共同缺点与非门的共同缺点与非门的共同缺点R3470 R31K R54K D22022/10/2853VO(V)VOH(min)VOL(max)Vi(V)VIL(max)VIH(min)VNMLVNMHVOH(min)VOL(max)过渡区：过渡区：vI，1.4vB1，T1导通导通，T2导通放大导通放大、T5尚未导通尚未导通。，vI vC2，T3、T4慢慢转向截止。输出电压逐步降低慢慢转向截止。输出电压逐步降

32、低 过渡区的存在是降低电路抗干扰能力过渡区的存在是降低电路抗干扰能力 共同缺点共同缺点1 1：抗干扰能力有待进一步提高：抗干扰能力有待进一步提高2022/10/2854ABCR14K R21.64K VCCVOB1B2T1T2T5R4130 T4R12.8K R2760 VCCVOB1B2T1T2T5R458 T4ABT3四管单元四管单元TTL与非门与非门五管单元五管单元TTL与非门与非门四管单元和五管单元四管单元和五管单元四管单元和五管单元四管单元和五管单元TTLTTL与非门的共同缺点与非门的共同缺点与非门的共同缺点与非门的共同缺点R3470 R31K R54K D22022/10/2854

33、 共同缺点共同缺点2 2：在电路导通的瞬态，：在电路导通的瞬态，R3R3分走部分分走部分T5T5管的基管的基极驱动电流，导致电路的导通时间延长，抗干扰能力下降。极驱动电流，导致电路的导通时间延长，抗干扰能力下降。当当T5T5管由导通变截止时，管由导通变截止时，R3R3的存在使的的存在使的T5T5管存在电荷释放回路，管存在电荷释放回路，可以减小截止延迟时间。可以减小截止延迟时间。2022/10/2855ABCR14K R21.64K VCCVOB1B2T1T2T5R4130 T4R12.8K R2760 VCCVOB1B2T1T2T5R458 T4ABT3四管单元四管单元TTL与非门与非门五管单

34、元五管单元TTL与非门与非门四管单元和五管单元四管单元和五管单元四管单元和五管单元四管单元和五管单元TTLTTL与非门的共同缺点与非门的共同缺点与非门的共同缺点与非门的共同缺点R3470 R31K R54K D22022/10/2855 假如假如假如假如 R3R3R3R3这个位置有个等效阻抗可变的有源网络：在这个位置有个等效阻抗可变的有源网络：在这个位置有个等效阻抗可变的有源网络：在这个位置有个等效阻抗可变的有源网络：在电路截止瞬态，它呈现低阻、在导通瞬态它呈现高阻电路截止瞬态，它呈现低阻、在导通瞬态它呈现高阻电路截止瞬态，它呈现低阻、在导通瞬态它呈现高阻电路截止瞬态，它呈现低阻、在导通瞬态它

35、呈现高阻，那就可以解决以上不足了那就可以解决以上不足了那就可以解决以上不足了那就可以解决以上不足了2022/10/2856R12.8K R2760 VCCVOB1B2T1T2T5R458 T4ABT3五管单元五管单元TTL与非门与非门五管单元五管单元五管单元五管单元TTLTTL与非门和六管单元与非门和六管单元与非门和六管单元与非门和六管单元TTLTTL与非门的比较与非门的比较与非门的比较与非门的比较R3470 R54K 六管单元与非门电路六管单元与非门电路六管单元与非门电路六管单元与非门电路Vi R12.8K R2760 R458 RB500T1T4T5T2VCC=5VV0R53.5kT3T6

36、RC250取代取代R3R3的的泄放回路泄放回路目的：加快目的：加快T5T5管的导通速度，提高电路的抗干扰能力管的导通速度，提高电路的抗干扰能力2022/10/2857五管单元五管单元五管单元五管单元TTLTTL与非门和六管单元与非门和六管单元与非门和六管单元与非门和六管单元TTLTTL与非门的比较与非门的比较与非门的比较与非门的比较六管单元与非门电路六管单元与非门电路六管单元与非门电路六管单元与非门电路Vi R12.8K R2760 R458 RB500T1T4T5T2VCC=5VV0R53.5kT3T6RC250取代取代R3R3的的泄放回路泄放回路 R RB B的的存存在在使使T T6 6比

37、比T T5 5晚晚导导通通，有有有有源源源源网网网网络络络络呈呈呈呈现现现现高高高高阻阻阻阻，所所以以I IE2E2全全部部灌灌入入T T5 5管管，使使T T2 2、T T5 5几几乎乎同同时时导导通通，改改善善了了电电压压传传输输的的矩矩形形性性（减减小小了了过过渡渡时时间间），提提高高了了电电路的抗干扰能力；路的抗干扰能力；T5 T5饱和导通后，饱和导通后，T6T6也逐渐也逐渐导通并进入饱和，导通并进入饱和，有源网络呈有源网络呈有源网络呈有源网络呈现低阻，现低阻，现低阻，现低阻，对对T5T5进行分流，使其进行分流，使其饱和度变浅饱和度变浅 截止的瞬态，由于截止的瞬态，由于T6T6的基极没

38、有泄放回路，完全靠复合消除存的基极没有泄放回路，完全靠复合消除存储电荷，所以它比储电荷，所以它比T5T5晚截止，晚截止，有源网络呈现低阻，有源网络呈现低阻，有源网络呈现低阻，有源网络呈现低阻，使使T5T5有很好的有很好的泄放回路而很快脱离饱和，提高了电路工作速度泄放回路而很快脱离饱和，提高了电路工作速度。六管单元中，只有六管单元中，只有六管单元中，只有六管单元中，只有T T T T4 4 4 4不会饱和不会饱和不会饱和不会饱和2022/10/2858五管单元五管单元五管单元五管单元TTLTTL与非门和六管单元与非门和六管单元与非门和六管单元与非门和六管单元TTLTTL与非门的比较与非门的比较与

39、非门的比较与非门的比较六管单元与非门电路六管单元与非门电路六管单元与非门电路六管单元与非门电路Vi R12.8K R2760 R458 RB500T1T4T5T2VCC=5VV0R53.5kT3T6RC250取代取代R3R3的的泄放回路泄放回路Vi3.53.02.51.50.51.02.00.51.52.53.5Vi/VV0/VVcc=5VTA=25六管单元电压传输特性六管单元电压传输特性六管单元电压传输特性六管单元电压传输特性 电压传输特性曲线矩形度变好，电路传输延迟时电压传输特性曲线矩形度变好，电路传输延迟时电压传输特性曲线矩形度变好，电路传输延迟时电压传输特性曲线矩形度变好，电路传输延迟

40、时间减小，过渡时间变短，电路抗干扰能力变强。间减小，过渡时间变短，电路抗干扰能力变强。间减小，过渡时间变短，电路抗干扰能力变强。间减小，过渡时间变短，电路抗干扰能力变强。Vi R12.8K R2760 R558 RB500T1T4T5T2VCC=5VV0R43.5kT3T654 S/74 S(T3000)系列 STTL 与非门RC2504.4.4.4.2 2 2 2.1 1 1 1 六管单元六管单元六管单元六管单元STTLSTTLSTTLSTTL与非门电路与非门电路与非门电路与非门电路 4.4.2 STTL2 STTL和和LSTTLLSTTL电路电路 六管单元六管单元六管单元六管单元STTLS

41、TTLSTTLSTTL与非门电路：将六管与非门电路：将六管与非门电路：将六管与非门电路：将六管单元中单元中单元中单元中可能进入饱和的晶体管可能进入饱和的晶体管可能进入饱和的晶体管可能进入饱和的晶体管全部用全部用全部用全部用肖肖肖肖特基箝位晶体管特基箝位晶体管特基箝位晶体管特基箝位晶体管(SCT)(SCT)(SCT)(SCT)代替代替代替代替，可进一步，可进一步，可进一步，可进一步提高电路的工作速度。提高电路的工作速度。提高电路的工作速度。提高电路的工作速度。优点：优点：优点：优点：SBDSBDSBDSBD的箝位作用，使管子的箝位作用，使管子的箝位作用，使管子的箝位作用，使管子脱离了脱离了脱离了

42、脱离了的深饱和工作状态的深饱和工作状态的深饱和工作状态的深饱和工作状态(减少了超量存储电减少了超量存储电减少了超量存储电减少了超量存储电荷荷荷荷)，提高电路速度。该电路的门延时，提高电路速度。该电路的门延时，提高电路速度。该电路的门延时，提高电路速度。该电路的门延时tpd=3nstpd=3nstpd=3nstpd=3ns，电路优值约为，电路优值约为，电路优值约为，电路优值约为60pJ60pJ60pJ60pJ。缺点缺点缺点缺点（1 1 1 1）由于电阻值比标准单元的小，所以功耗较大，功由于电阻值比标准单元的小，所以功耗较大，功由于电阻值比标准单元的小，所以功耗较大，功由于电阻值比标准单元的小，所

43、以功耗较大，功耗耗耗耗PD19mWPD19mWPD19mWPD19mW。同时，饱和压降增加，输出低电平升高。同时，饱和压降增加，输出低电平升高。同时，饱和压降增加，输出低电平升高。同时，饱和压降增加，输出低电平升高。（2 2 2 2）SBDSBDSBDSBD工艺对硅片表面制备和金属化工艺要求较高；工艺对硅片表面制备和金属化工艺要求较高；工艺对硅片表面制备和金属化工艺要求较高；工艺对硅片表面制备和金属化工艺要求较高；如果采用高阻值和合理的电路设计，可以实现低功耗如果采用高阻值和合理的电路设计，可以实现低功耗STTLSTTL电路电路Vi R120K R28K R5120 RB1.5KT4T5T2V

44、CC=5VV0R44kT3T6D1D2D3D454LS/74LS(T4000)系列TTL与非门电路D5D6RC3KDTL输入方式4.4.4.4.2 2 2 2.2 2 2 2 低功耗肖特基低功耗肖特基低功耗肖特基低功耗肖特基TTL(LSTTL)TTL(LSTTL)TTL(LSTTL)TTL(LSTTL)电路电路电路电路 与与与与STTLSTTLSTTLSTTL与非门电路的不同之处如下：与非门电路的不同之处如下：与非门电路的不同之处如下：与非门电路的不同之处如下：用用用用SBDSBDSBDSBD代替多发射极晶体管代替多发射极晶体管代替多发射极晶体管代替多发射极晶体管T T T T1 1 1 1作

45、为输入端；作为输入端；作为输入端；作为输入端；将将将将T T T T4 4 4 4管管管管的的的的基基基基极极极极泄泄泄泄放放放放电电电电阻阻阻阻R4R4R4R4由由由由接接接接地地地地改改改改为为为为接接接接输输输输出出出出端端端端V V V V0 0 0 0，并并并并加加加加上上上上肖肖肖肖特基势垒二极管特基势垒二极管特基势垒二极管特基势垒二极管D D D D5 5 5 5和和和和D D D D6 6 6 6。低低低低功功功功耗耗耗耗的的的的STTLSTTLSTTLSTTL电电电电路路路路，简简简简称称称称LSTTL.LSTTL.LSTTL.LSTTL.LSTTLLSTTLLSTTLLST

46、TL电电电电路路路路实实实实现现现现了了了了高高高高速速速速和和和和低低低低功功功功耗耗耗耗的良好结合，是的良好结合，是的良好结合，是的良好结合，是TTLTTLTTLTTL系列电路中具有最佳延时功耗积的系列系列电路中具有最佳延时功耗积的系列系列电路中具有最佳延时功耗积的系列系列电路中具有最佳延时功耗积的系列。Vi R120K R28K R5120 RB1.5KT4T5T2VCC=5VV0R44kT3T6D1D2D3D454LS/74LS(T4000)系列TTL与非门电路D5D6RC3KDTL输入方式输入方式4.4.4.4.2 2 2 2.2 2 2 2 低功耗肖特基低功耗肖特基低功耗肖特基低功

47、耗肖特基TTL(LSTTL)TTL(LSTTL)TTL(LSTTL)TTL(LSTTL)电路电路电路电路 LSTTLLSTTLLSTTLLSTTL电路的基本特点：电路的基本特点：电路的基本特点：电路的基本特点：1.1.1.1.采采采采用用用用高高高高阻阻阻阻值值值值电电电电阻阻阻阻使使使使功功功功耗耗耗耗P P P PD D D D下下下下降降降降为标准为标准为标准为标准TTLTTLTTLTTL门电路的门电路的门电路的门电路的1/51/51/51/5左右；左右；左右；左右；2.2.2.2.用用用用R R R R1 1 1 1,D,D,D,D1 1 1 1,D,D,D,D2 2 2 2组组组组成

48、成成成输输输输入入入入端端端端的的的的DTLDTLDTLDTL电电电电路。具有以下优点：路。具有以下优点：路。具有以下优点：路。具有以下优点：3.3.3.3.高电平时的输入电流变小高电平时的输入电流变小高电平时的输入电流变小高电平时的输入电流变小；4.4.4.4.SBDSBDSBDSBD是多子器件，速度快；是多子器件，速度快；是多子器件，速度快；是多子器件，速度快；l lSBDSBDSBDSBD的击穿电压较高的击穿电压较高的击穿电压较高的击穿电压较高(10(10(10(1015V)15V)15V)15V)，可将不用的输入端直接接可将不用的输入端直接接可将不用的输入端直接接可将不用的输入端直接接

49、VccVccVccVcc，而，而，而，而不用通过电阻接不用通过电阻接不用通过电阻接不用通过电阻接VccVccVccVcc，使用方便。，使用方便。，使用方便。，使用方便。3.3.3.3.R R R R4 4 4 4由由由由接接接接地地地地改改改改为为为为接接接接输输输输出出出出端端端端后后后后，通通通通过过过过R R R R4 4 4 4的的的的电电电电流流流流变变变变小小小小，所所所所以以以以电电电电路路路路功功功功耗耗耗耗下下下下降降降降；在在在在高高高高电电电电平平平平输输输输出出出出时时时时，I I I IR4R4R4R4可可可可成成成成为为为为输输输输出出出出电电电电流流流流的的的的一

50、一一一部部部部分分分分，提提提提高高高高了了了了高高高高电电电电平平平平输输输输出出出出的负载能力。的负载能力。的负载能力。的负载能力。DTL:DTL:二极管晶体管逻辑门二极管晶体管逻辑门二极管晶体管逻辑门二极管晶体管逻辑门电路电路电路电路Vi R120K R28K R5120 RB1.5KT4T5T2VCC=5VV0R44kT3T6D1D2D3D454LS/74LS(T4000)系列TTL与非门电路D5D6RC3KDTL输入方式输入方式4.4.4.4.增增增增加加加加二二二二极极极极管管管管D D D D5 5 5 5、D D D D6 6 6 6后后后后，电电电电路路路路速度得到提高。速度