TTL 与非门的技术参数(输入输出电平
, 扇入扇出数, 噪声容限等)
1. 输入和输出的高、低电平
最小输出高电平 V OH ≈VO (A)=2.4V
最大输出低电平 V OL =V CES =0.5V
最大输入低电平 V IL =V I (B)=0.8V
最小输入高电平 V IH =V I (D)=2.0V
由于不同类型TTL 器件,其v I -v o 特性各不相同,因而其输入和输出高、低电平也各异。
2. 噪声容限
噪声容限表示门电路的抗干扰能力。二值数字逻辑电路的优点在于它的输入信号允许一定容差。反相器的传输特性中的输入、输出高、低电平绘制成图4.4.4所示,由此图可知,高电平(逻辑1)所对应的电压范围(V IH ~V OH ) 和低电平(逻辑0)所对应的电压范围(V OL ~V IL ) 分别称之为高、低电平的噪声容限,用符号V NH 和V NL 表示:
V NH =V OH -V IH
V NL =V IL -V OL
图
4.4.4
噪声容限的图解
3. 扇入与扇出数
(1)扇入数:TTL 门电路的输入端的个数,例如一个3输入端的与非门,其扇入数N i =3。
(2)扇出数:以TTL 与非门带同类门作为负载时来讨论,有两种情况,一种情况是负载电流从外电路流入与非门,称为灌电流负载;另一种是负载电流从与非门流向外电路,称为拉电流负载。 ①灌电流工作情况
图 4.4.5 与非门的带负载能力(a)灌电流负载(b)拉电流负载
图4.4.5(a)表示TTL 与非门的灌电流负载的情况。图中左边为驱动门,右边为负载门,当驱动门的输出端为逻辑0(低电平V OL )时,负载门由电源V cc 通过R b1、T 1的发射结和输入端有电流I IL 灌入驱动门的T 3集电极,这就是灌电流负载。当负载门的个数增加时,总的灌电流I IL 将增加,同时也将引起输出低电平V OL 的升高。因为,TTL 门电路的标准输出低电平V OL =0.4V ,这就限制了负载门的个数。在输出为低电平的情况下,所能驱动的同类门的个数由下式决定:
②拉电流工作情况
当驱动门的输出为高电平时,将有电流I IH 从驱动门拉出而流至负载门。当负载门的个数增多时,必将引起输出高电平的降低,但不得低于标准高电平的低限值V IH =2V 。这样,输出为高电平时的扇出数可表示如下:
通常基本的TTL 门电路,其扇出数约为10,而性能更好的门电路的扇出数最高可达30~50。
4. 传输延迟时间
传输延迟时间是表示门电路开关速度的参数,它表示门电路在输入脉冲波形的作用下,其输出波形相对于输入波形延迟了多长的时间。
5. 功耗
功耗包括静态功耗和动态功耗。所谓静态功耗指的是当电路没有状态转换时的功耗,即与非门空载时电源总电流I CC 与电源电压V CC 的乘积。输出为低电平时的功耗称为空载导通功耗P ON ;输出为高电平时的功耗称为截止功耗P OOF ,P ON 总比P OOF 大。动态功耗只发生在状态转换的瞬间,或者电路中有电容性负载时,例如TTL 门电路约有5pF 的输入电容,由于电容的充、放电过程,将增加电路的损耗。
6. 延时—功耗积
理想的数字电路或系统,要求它既具有高速度,同时功耗又低。在工程实践中,要实现这种理想情况是较难的。高速数字电路往往需要付出较大的功耗为代价。一种综合性的指标叫做延时—功耗积,用符号DP 表示,单位为焦耳,即
DP =t pd P D
式中t pd =(t PLH +t PHL )/2,P D 为门电路的功耗,一个逻辑门器件的DP 值愈小,表明它的特性愈接近于理想情况。
TTL 与非门的技术参数(输入输出电平
, 扇入扇出数, 噪声容限等)
1. 输入和输出的高、低电平
最小输出高电平 V OH ≈VO (A)=2.4V
最大输出低电平 V OL =V CES =0.5V
最大输入低电平 V IL =V I (B)=0.8V
最小输入高电平 V IH =V I (D)=2.0V
由于不同类型TTL 器件,其v I -v o 特性各不相同,因而其输入和输出高、低电平也各异。
2. 噪声容限
噪声容限表示门电路的抗干扰能力。二值数字逻辑电路的优点在于它的输入信号允许一定容差。反相器的传输特性中的输入、输出高、低电平绘制成图4.4.4所示,由此图可知,高电平(逻辑1)所对应的电压范围(V IH ~V OH ) 和低电平(逻辑0)所对应的电压范围(V OL ~V IL ) 分别称之为高、低电平的噪声容限,用符号V NH 和V NL 表示:
V NH =V OH -V IH
V NL =V IL -V OL
图
4.4.4
噪声容限的图解
3. 扇入与扇出数
(1)扇入数:TTL 门电路的输入端的个数,例如一个3输入端的与非门,其扇入数N i =3。
(2)扇出数:以TTL 与非门带同类门作为负载时来讨论,有两种情况,一种情况是负载电流从外电路流入与非门,称为灌电流负载;另一种是负载电流从与非门流向外电路,称为拉电流负载。 ①灌电流工作情况
图 4.4.5 与非门的带负载能力(a)灌电流负载(b)拉电流负载
图4.4.5(a)表示TTL 与非门的灌电流负载的情况。图中左边为驱动门,右边为负载门,当驱动门的输出端为逻辑0(低电平V OL )时,负载门由电源V cc 通过R b1、T 1的发射结和输入端有电流I IL 灌入驱动门的T 3集电极,这就是灌电流负载。当负载门的个数增加时,总的灌电流I IL 将增加,同时也将引起输出低电平V OL 的升高。因为,TTL 门电路的标准输出低电平V OL =0.4V ,这就限制了负载门的个数。在输出为低电平的情况下,所能驱动的同类门的个数由下式决定:
②拉电流工作情况
当驱动门的输出为高电平时,将有电流I IH 从驱动门拉出而流至负载门。当负载门的个数增多时,必将引起输出高电平的降低,但不得低于标准高电平的低限值V IH =2V 。这样,输出为高电平时的扇出数可表示如下:
通常基本的TTL 门电路,其扇出数约为10,而性能更好的门电路的扇出数最高可达30~50。
4. 传输延迟时间
传输延迟时间是表示门电路开关速度的参数,它表示门电路在输入脉冲波形的作用下,其输出波形相对于输入波形延迟了多长的时间。
5. 功耗
功耗包括静态功耗和动态功耗。所谓静态功耗指的是当电路没有状态转换时的功耗,即与非门空载时电源总电流I CC 与电源电压V CC 的乘积。输出为低电平时的功耗称为空载导通功耗P ON ;输出为高电平时的功耗称为截止功耗P OOF ,P ON 总比P OOF 大。动态功耗只发生在状态转换的瞬间,或者电路中有电容性负载时,例如TTL 门电路约有5pF 的输入电容,由于电容的充、放电过程,将增加电路的损耗。
6. 延时—功耗积
理想的数字电路或系统,要求它既具有高速度,同时功耗又低。在工程实践中,要实现这种理想情况是较难的。高速数字电路往往需要付出较大的功耗为代价。一种综合性的指标叫做延时—功耗积,用符号DP 表示,单位为焦耳,即
DP =t pd P D
式中t pd =(t PLH +t PHL )/2,P D 为门电路的功耗,一个逻辑门器件的DP 值愈小,表明它的特性愈接近于理想情况。