TTL芯片的输入电平接收范围大约在0.8V至2.0V之间,当输入电压低于0.8V时为低电平,高于2.0V时为高电平。但是,当输入端不接负载时,其输入端电压为不确定状态。但实际上,大多数情况下会被认为是高电平,这是由于以下几点原因。
首先,TTL芯片的输入端是一对PN结构,与高电平电源(通常为5V)相连。由于PN结具有反向偏压的特性,当输入端不接负载时,PN结将进入反向势垒区,形成一个很小的反向电流。这个电流足以将输入电平提高到逻辑高电平范围内(一般大于2V),使得TTL芯片识别为高电平。
其次,当TTL芯片的输入端不接负载时,输入端电容极小。在信号变化时,输入端电荷无处可去,只能在输入端停留,导致输入端电压几乎不变。如果这个输入电压始终在逻辑高电平范围内,TTL芯片就会认为输入信号一直是高电平。
当TTL芯片输入端接有外部负载时,输入端的电压情况就有所不同了。负载可能会导致输入端电流的流动,而输入电流引起的电压降就可能不再处在逻辑高电平范围内。当TTL芯片输入一组低电平信号或电路吸收电流时,输入电压可能会被降低到逻辑低电平的范围内。所以,为了确保TTL芯片的正确工作,输入端必须连接适当的负载。
虽然TTL芯片输入端不接负载一般被认为是高电平,然而这是一种不良行为,会对TTL芯片的可靠性和正确性产生影响,主要表现为:
(1)增加了输入端噪声和毛刺的可能性;
(2)降低了输入端的灵敏度;
(3)导致TTL芯片输入端电压出现不确定的、任意的电平,进而导致芯片逻辑电平的错误判断,从而影响整个电路的工作。
因此,在实际应用中,为了保证TTL芯片的正常工作,必须使输入端电压达到逻辑高电平范围内,一定要连接负载才能工作。否则,可能会出现不可预期的电路逻辑状态。