电流、灌电流、扇入数、扇出数、扇出数在数字电路中是非常常见的名词,下面我们先给出这些概念的定义,然后从原理出发,介绍这些名词的关系及扇出数的计算方法。
灌电流:灌电流是数字电路输出端口为低电平时外部负载输入的电流,表征输入电流的能力;
拉电流:拉电流是数字电路输出端口为高电平时给外部负载提供的电流,表征输出电流的能力;
扇入数:是指门电路所能接受的输入负载的数量;
扇出数:是指门电路可以驱动的负载门的数量。
图1所示为两级TTL电路示意图,前一级为驱动门,后一级为负载门,驱动门的输出管脚接到负载门的输入管脚上。
图1 两级TTL电路示意图
当驱动门输出高电平时,电流从驱动门流向负载门,如图2中红线所示。我们可以通俗的理解成“负载门从驱动门拉出电流”,所以称为拉电流(拉电流、灌电流都是从负载门的角度来说的)。
图2 拉电流电流方向示意图
当驱动门输出低电平时,电流方向与拉电流相反,从负载门流向驱动门,如图3中红线所示。我们可以通俗的理解成“负载门向驱动门灌进电流”,所以称为灌电流。
图3 灌电流电流方向示意图
对于TTL电路而言,输入输出必须满足TTL逻辑电平的阈值条件,如表1所示,在输出高电平时,若负载增多,拉电流增大,在N1上的压降就会增大,驱动门输出的电平就不满足输出高电平的阈值,造成后级电路识别错误。
同理,当输出低电平时,灌电流增大,在N2上的压降就会增大,驱动门输出的电平就不满足输出低电平的阈值,造成后级电路识别错误。
所以,器件能够驱动的负载的数量是有限的,即带载能力是有限的,TTL门电路输出可以驱动负载的最大数量就是扇出数。
表1 TTL逻辑电平
|
输入(V) |
输出(V) |
高电平 |
>=2.0 |
>=2.4 |
低电平 |
<=0.8 |
<=0.4 |
那扇出数如何计算呢?
我们先对需要用到的符号进行定义:
对负载门:
低电平时输入引脚输出的最大电流为(下标I表示是输入引脚,L表示是低电平);
高电平时输入引脚输入的最大电流为(下标I表示是输入引脚,H表示是高电平);
对驱动门:
低电平时输出引脚输入的最大电流为(下标O表示是输出引脚,L表示是低电平);
高电平时输入引脚输出的最大电流为(下标O表示是输出引脚,H表示是高电平);
在灌电流的情况下:
电流从负载门流向驱动门,假设有n个相同的负载,每个负载输入引脚输出的电流都是
,则所有负载门流向驱动门的电流之和为,
为保证驱动门输出的是低电平,应有:
即有:
在拉电流情况下:
电流从驱动门流向负载门,假设有n个相同的负载,每个负载输入引脚输入的电流都是
,则驱动门流所有负载门的电流之和为
为保证驱动门输出的是低电平,应有:
即有:
以DM7410为例,手册上给的参数如图4所示,用上面的公式可以计算出,灌电流时n=16/1.6=10,拉电流时n=400/40=10,所以扇出数应为10(当拉电流和灌电流计算结果不一致时,取较小的值)。
图4 DM7410数据手册参数
今天的文章ttl门电路扇出系数计算_电感串并联的计算公式分享到此就结束了,感谢您的阅读。
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