2009-7-27 1
2.4.3 三态输出门电路（ TSL门）
2.4.1 TTL与非门
2.4.2 集电极开路门（ OC门）
2.4 其它类型 TTL门电路结束放映
2009-7-27 2
复习
TTL反相器的电压传输特性有哪几个区？
TTL反相器主要有哪些特性？
TTL反相器的主要参数有哪些？
2009-7-27 3
2.4.1 TTL与非门每一个发射极能各自独立形成正向偏置的发射结，并可使三极管进入放大或饱和区。
图 2-16 多发射极三极管
1,TTL与非门的电路结构及工作原理有 0.3V
箝位于 1.0V
全为 3.6V
集电结导通
2009-7-27 4
图 2-17 三输入 TTL与非门电路
(a)电路 (b) 逻辑符号全 1 输出 0
有 0 输出 1
1V 2.1V
2009-7-27 5
为了提高工作速度，降低功耗，提高抗干扰能力，
各生产厂家对门电路作了多次改进。
74系列与 54系列的电路具有完全相同的电路结构和电气性能参数。其不同之处见下表所示。
系列参数 74系列 54系列工作环境温度 0~70OC -55~125OC
电源电压工作范围 5V± 5% 5V± 10%
2,TTL门电路的改进系列
2009-7-27 6
表 2-6 不同系列 TTL门电路的比较系列参数
54/74
标准
54H/74H
高速
54S/74S
肖特基
tpd/ns 10 6 4
P/门 /mw 10 22.5 20
系列参数
54LS/74LS
低功耗肖特基
54ALS/74ALS
低功耗肖特基高速
tpd/ns 10 4
P/门 /mw 2 1
其中 LS系列的综合性能 (功耗延迟积 )较优，
价格较 ALS系列优越，因此得到了较广的应用。
2009-7-27 7
对于不同系列的 TTL器件，只要器件型号的后几位数码一样，则它们的逻辑功能、外形尺寸、引脚排列就完全相同。
例如,7420,74H20,74S20,74LS20都是四输入双与非门，都采用 14条引脚双列直插式封装，
而且各引脚的位置也是相同的。
2009-7-27 8
2.4.2 集电极开路门（ OC门）
为何要采用集电极开路门呢？
推拉式输出电路结构存在局限性 。
首先,输出端不能并联使用 。若两个门的输出一高一低，当两个门的输出端并联以后，必然有很大的电流同时流过这两个门的输出级，而且电流的数值远远超过正常的工作电流,可能使门电路损坏 。
而且，输出端也 呈现不高不低的电平,不能实现应有的逻辑功能。
2009-7-27 9
图 2-18 推拉式输出级并联的情况
0
1
很大的电流不高不低的电平,1/0?
2009-7-27 10
其次,在采用推拉式输出级的门电路中,电源一经确定 （ 通常规定为 5V）,输出的高电平也就固定了 （ 不可能高于电源电压 5V）,因而无法满足对不同输出高电平的需要 。
集电极开路门（简称 OC门）就是为克服以上局限性而设计的一种 TTL门电路。
2009-7-27 11
(1)电路结构：输出级是集电极开路的。
1．集电极开路门的电路结构
(2)逻辑符号：用,◇,表示集电极开路。
图 2-19 集电极开路的 TTL与非门
（ a）电路 （ b）逻辑符号集电极开路
2009-7-27 12
(3)工作原理：
当 VT3饱和，输出低电平 UOL＝ 0.3V；
当 VT3截止，由外接电源 E通过外接上拉电阻提供高电平 UOH＝ E。
因此,OC门电路必须外接电源和负载电阻，
才能提供高电平输出信号。
2009-7-27 13
(1) OC门的输出端并联，实现 线与 功能。
RL为外接负载电阻。
图 2-20 OC门的输出端并联实现线与功能
Y1 Y2 Y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Y1 =AB
Y2 = CD
CDABCDABYYY 21
2,OC门的应用举例
2009-7-27 14
图 2-21 用 OC门实现电平转换的电路
（ 2）用 OC门实现电平转换
2009-7-27 15
2.4.3 三态输出门电路（ TS门）
三态门电路的输出有三种可能出现的状态：
高电平、低电平、高阻。
何为高阻状态？
悬空、悬浮状态，又称为禁止状态。
测电阻为 ∞，故称为高阻状态。
测电压为 0V，但不是接地。
因为悬空，所以测其电流为 0A。
2009-7-27 16
(1)电路结构：增加了控制输入端（ Enable） 。
1．三态门的电路结构
(2)工作原理：
0
1
截止
Y＝ AB
EN = 0时,电路为正常的与非工作状态，
所以称控制端低电平有效。
2009-7-27 17
1 0 导通
1.0V 1.0V
截止截止悬空当 EN = 1时，门电路输出端处于悬空的高阻状态。
2009-7-27 18
控制端高电平有效的三态门
(2)逻辑符号控制端低电平有效的三态门用,▽,
表示输出为三态。
高电平有效低电平有效
2009-7-27 19
2．三态门的主要应用 －实现总线传输要求各门的控制端 EN轮流为高电平，
且在任何时刻只有一个门的控制端为高电平。
图 2-23 用三态门实现总线传输如有 8个门，则 8
个 EN端的波形应依次为高电平，如下页所示。
2009-7-27 20
2009-7-27 21
作业题
1,2-2
2,2-3
2.4.3 三态输出门电路（ TSL门）
2.4.1 TTL与非门
2.4.2 集电极开路门（ OC门）
2.4 其它类型 TTL门电路结束放映
2009-7-27 2
复习
TTL反相器的电压传输特性有哪几个区？
TTL反相器主要有哪些特性？
TTL反相器的主要参数有哪些？
2009-7-27 3
2.4.1 TTL与非门每一个发射极能各自独立形成正向偏置的发射结，并可使三极管进入放大或饱和区。
图 2-16 多发射极三极管
1,TTL与非门的电路结构及工作原理有 0.3V
箝位于 1.0V
全为 3.6V
集电结导通
2009-7-27 4
图 2-17 三输入 TTL与非门电路
(a)电路 (b) 逻辑符号全 1 输出 0
有 0 输出 1
1V 2.1V
2009-7-27 5
为了提高工作速度，降低功耗，提高抗干扰能力，
各生产厂家对门电路作了多次改进。
74系列与 54系列的电路具有完全相同的电路结构和电气性能参数。其不同之处见下表所示。
系列参数 74系列 54系列工作环境温度 0~70OC -55~125OC
电源电压工作范围 5V± 5% 5V± 10%
2,TTL门电路的改进系列
2009-7-27 6
表 2-6 不同系列 TTL门电路的比较系列参数
54/74
标准
54H/74H
高速
54S/74S
肖特基
tpd/ns 10 6 4
P/门 /mw 10 22.5 20
系列参数
54LS/74LS
低功耗肖特基
54ALS/74ALS
低功耗肖特基高速
tpd/ns 10 4
P/门 /mw 2 1
其中 LS系列的综合性能 (功耗延迟积 )较优，
价格较 ALS系列优越，因此得到了较广的应用。
2009-7-27 7
对于不同系列的 TTL器件，只要器件型号的后几位数码一样，则它们的逻辑功能、外形尺寸、引脚排列就完全相同。
例如,7420,74H20,74S20,74LS20都是四输入双与非门，都采用 14条引脚双列直插式封装，
而且各引脚的位置也是相同的。
2009-7-27 8
2.4.2 集电极开路门（ OC门）
为何要采用集电极开路门呢？
推拉式输出电路结构存在局限性 。
首先,输出端不能并联使用 。若两个门的输出一高一低，当两个门的输出端并联以后，必然有很大的电流同时流过这两个门的输出级，而且电流的数值远远超过正常的工作电流,可能使门电路损坏 。
而且，输出端也 呈现不高不低的电平,不能实现应有的逻辑功能。
2009-7-27 9
图 2-18 推拉式输出级并联的情况
0
1
很大的电流不高不低的电平,1/0?
2009-7-27 10
其次,在采用推拉式输出级的门电路中,电源一经确定 （ 通常规定为 5V）,输出的高电平也就固定了 （ 不可能高于电源电压 5V）,因而无法满足对不同输出高电平的需要 。
集电极开路门（简称 OC门）就是为克服以上局限性而设计的一种 TTL门电路。
2009-7-27 11
(1)电路结构：输出级是集电极开路的。
1．集电极开路门的电路结构
(2)逻辑符号：用,◇,表示集电极开路。
图 2-19 集电极开路的 TTL与非门
（ a）电路 （ b）逻辑符号集电极开路
2009-7-27 12
(3)工作原理：
当 VT3饱和，输出低电平 UOL＝ 0.3V；
当 VT3截止，由外接电源 E通过外接上拉电阻提供高电平 UOH＝ E。
因此,OC门电路必须外接电源和负载电阻，
才能提供高电平输出信号。
2009-7-27 13
(1) OC门的输出端并联，实现 线与 功能。
RL为外接负载电阻。
图 2-20 OC门的输出端并联实现线与功能
Y1 Y2 Y
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Y1 =AB
Y2 = CD
CDABCDABYYY 21
2,OC门的应用举例
2009-7-27 14
图 2-21 用 OC门实现电平转换的电路
（ 2）用 OC门实现电平转换
2009-7-27 15
2.4.3 三态输出门电路（ TS门）
三态门电路的输出有三种可能出现的状态：
高电平、低电平、高阻。
何为高阻状态？
悬空、悬浮状态，又称为禁止状态。
测电阻为 ∞，故称为高阻状态。
测电压为 0V，但不是接地。
因为悬空，所以测其电流为 0A。
2009-7-27 16
(1)电路结构：增加了控制输入端（ Enable） 。
1．三态门的电路结构
(2)工作原理：
0
1
截止
Y＝ AB
EN = 0时,电路为正常的与非工作状态，
所以称控制端低电平有效。
2009-7-27 17
1 0 导通
1.0V 1.0V
截止截止悬空当 EN = 1时，门电路输出端处于悬空的高阻状态。
2009-7-27 18
控制端高电平有效的三态门
(2)逻辑符号控制端低电平有效的三态门用,▽,
表示输出为三态。
高电平有效低电平有效
2009-7-27 19
2．三态门的主要应用 －实现总线传输要求各门的控制端 EN轮流为高电平，
且在任何时刻只有一个门的控制端为高电平。
图 2-23 用三态门实现总线传输如有 8个门，则 8
个 EN端的波形应依次为高电平，如下页所示。
2009-7-27 20
2009-7-27 21
作业题
1,2-2
2,2-3
