输入端的处理

CMOS和TTL集成门电路在实际使用时经常遇到这样一个问题，即输入端有多余的，如何正确处理这些多余的输入端才能使电路正常而稳定的工作？一、CMOS门电路CMOS门电路一般是由MOS管构成，由于MOS管的栅极和其它各极间有绝缘层相隔，在直流状态下，栅极无电流，所以静态时栅极不取电流，输入电平与外接电阻无关。由于MOS管在电路中是一压控元件，基于这一特点，输入端信号易受外界干扰，所以在使用CMOS门电路时输入端特别注意不能悬空。在使用时应采用以下方法：1、与门和与非门电路：由于与门电路的逻辑功能是输入信号只要有低电平，输出信号就为低电平，只有全部为高电平时，输出端才为高电平。而与非门电路的逻辑功能是输入信号只要有低电平，输出信号就是高电平，只有当输入信号全部为高电平时，输出信号才是低电平。所以某输入端输入电平为高电平时，对电路的逻辑功能并无影响，即其它使用的输入端与输出端之间仍具有与或者与非逻辑功能。这样对于CMOS与门、与非门电路的多余输入端就应采用高电平，即可通过限流电阻（500Ω）接电源。2、或门、或非门电路：或门电路的逻辑功能是输入信号只要有高电平输出信号就为高电平，只有输入信号全部为低电平时，输出信号才为低电平。而或非门电路的逻辑功能是输入信号只要有高电平，输出信号就是低电平，只有当输入信号全部是低电平时输出信号才是高电平。这样当或门或者或非门电路某输入端的输入信号为低电平时并不影响门电路的逻辑功能。所以或门和或非门电路多余输入端的处理方法应是将多余输入端接低电平，即通过限流电阻（500Ω）接地。二、TTL门电路TTL门电路一般由晶体三极管电路构成。根据TTL电路的输入伏安特性可知，当输入电压小于阐值电压UTH，即输入低电平时输入电流比较大，一般在几百微安左右。当输入电压大于阈值电压UTH时，输入高电平时输入电流比较小，一般在几十微安左右。由于输入电流的存在，如果TTL门电路输入端串接有电阻，则会影响输入电压。其输入阻抗特性为：当输入电阻较低时，输入电压很小，随外接电阻的增加，输入电平增大，当输入电阻大于IKΩ时，输入电平就变为阈值电压UTH即为高电平，这样即使输入端不接高电平，输入电压也为高电平，影响了低电平的输入。所以对于TTL电路多余输入端的处理,应采用以下方法：1、TTL与门和与非门电路：对于TTL与门电路，只要电路输入端有低电平输入，输出就是低电平。只有输入端全为高电平时，输出才为高电平。对于TTL与非门而言，只要电路输入端有低电平输入，输出就为高电平，只有输入端全部为高电平时，输出才为低电平。根据其逻辑功能，当某输入端外接高电平时对其逻辑功能无影响，根据这一特点应采用以下四种方法：（1）将多余输入端接高电平，即通过限流电阻与电源相连接；（2）根据TTL门电路的输入特性可知，当外接电阻为大电阻时，其输入电压为高电平，这样可以把多余的输入端悬空，此时输入端相当于外接高电平；（3）通过大电阻（大于1kΩ）到地，这也相当于输入端外接高电平；（4）当TTL门电路的工作速度不高，信号源驱动能力较强，多余输入端也可与使用的输入端并联使用。2、TTL或门、或非门：对于下TTL或门电路，逻辑功能是只要输入端有高电平输出端就为高电平，只有输入端全部为低电平时，输出端才为低电平，TTL或非门电路，逻辑功能是只要输入端有高电平，输出端就为低电平，只有输入端全部为低电平时，输出才为高电平，根据上述逻辑功能，TTL或门、或非门电路多余输入端的处理应采用以下方法：（1）接低电平；（2）接地；（3）由TTL输入端的输入伏安特性可知，当输入端接小于IKΩ的电阻时输入端的电压很小，相当于接低电平，所以可以通过接小于IKΩ（500Ω）的电阻到地。三、三态门之高阻态的理解1、高阻态这是一个数字电路里常见的述语，指的是电路的一种输出状态，既不是高电平也不是低电平，如果高阻态再输入下一级电路的话，对下级电路无任何影响，和没接一样，如果用万用表测的话有可能是高电平也有可能是低电平，其电压值可以浮动在高低电平之间的任意数值上，随它后面所接的电路而定。2、高阻态的实质：电路分析时高阻态可做开路理解。你可以把它看作输出（输入）电阻非常大，极限可以认为悬空（也就是说理论上高阻态不是悬空），它是对地或对电源电阻极大的状态。而实际应用上与引脚的悬空几乎是一样的。当门电路的输出上拉管导通而下拉管截止时，输出为高电平；反之就是低电平；如上拉管和下拉管都截止时，输出端就相当于浮空（没有电流流动），其电平随外部电平高低而定，即该门电路放弃对输出端电路的控制。3、悬空（浮空，floating）：就是逻辑器件的输入引脚即不接高电平，也不接低电平。由于TTL逻辑器件的内部结构，当它输入引脚悬空时，相当于该引脚接了高电平。一般实际运用时，引脚不建议悬空，易受干扰。对于TTL或非门接地处理，对于TTL与非门可以悬空或接高电平。至于COMS不能悬空，那是因为COMS的栅极和衬底是被二氧化硅隔开，它比较脆弱，只能承受几百伏的电压，而静电能达到上千伏，COMS悬空时电压为VDD/2。4、由于TTL集成电路的低电平驱动能力比高电平驱动能力大得多，所以常用低电平有效OC门输出的七段译码器来驱动。