第3章 逻辑门电路-wsh.ppt

3 1 4分立元件门电路 1 二极管与门 Y AB 2 二极管或门 Y A B 3 三极管非门 uA 0V时 三极管截止 iB 0 iC 0 输出电压uY VCC 5V uA 5V时 三极管导通 基极电流为 iB IBS 三极管工作在饱和状态 输出电压uY UCES 0 3V 三极管临界饱和时的基极电流为 3 2 1TTL集成门电路 1 TTL与 非 门 输入信号不全为1 如uA 0 3V uB 3 6V 1V 则uB1 0 3 0 7 1V T2 T5截止 T3 T4导通 忽略iB3 输出端的电位为 输出Y为高电平 uY 5 0 7 0 7 3 6V 输入信号全为1 如uA uB 3 6V 2 1V 则uB1 2 1V T2 T5导通 T3 T4截止 输出端的电位为 uY UCES 0 3V 输出Y为低电平 功能表 真值表 逻辑表达式 输入有低 输出为高 输入全高 输出为低 2 TTL非门 或非门 与或非门 与门 或门及异或门 A 0时 T2 T5截止 T3 T4导通 Y 1 A 1时 T2 T5导通 T3 T4截止 Y 0 TTL非门 1 TTL反相器的传输特性 2 输入端外接电阻特性 1 Rp在0 69k 以下的情况 2 Rp在2k 以上的情况 3 TTL非门电路的输入特性 1 ViH 3 4V时 T1倒置 2 ViL 0 2V时 输入电流近似为基极电流ViL 0V时 为输入短路电流ViL 0 7V D1导通 4 TTL非门电路的输出特性 1 低电平输出特性 灌电流状态 2 高电平输出特性 拉电流状态 3 TTL集电极开路 OC 门及TSL门 问题的提出 为解决一般TTL与非门不能将输出端并联使用 线与 而设计的 A B不全为1时 uB1 1V T2 T3截止 Y 1 接入外接电阻R后 A B全为1时 uB1 2 1V T2 T3饱和导通 Y 0 OC门 符号 应用时输出端要接一上拉负载电阻RL 1 OC门可以实现 线与 功能 F F1F2F3 RL F F1F2F3 F F1F2F3 所以 F F1F2F3 2 负载电阻RL和电源UCC可以根据情况选择 外接电阻R的取值范围为 如RL用继电器线圈 J 替代 可以实现对其它电路的控制 2 负载电阻RL和电源UCC可以根据情况选择 2 三态逻辑 TSL 门 E 0时 二极管D导通 T1基极和T2基极均被钳制在低电平 因而T2 T5均截止 输出端开路 电路处于高阻状态 结论 电路的输出有高阻态 高电平和低电平3种状态 3 2 6TTL门电路的技术参数 电源电压范围 2 电压传输特性 测试电路 UOL 0 3V 传输特性曲线 UOL 0 3V 阈值UT 1 4V 理想的传输特性 输出高电平 输出低电平 1 输出高电平UOH 输出低电平UOL UOH 2 4VUOL 0 4V便认为合格 典型值UOH 3 4VUOL 0 3V 2 阈值电压UT ui UT时 认为ui是低电平 ui UT时 认为ui是高电平 UT 1 4V 3 2 6TTL门电路的技术参数 3 传输延迟时间 tpd1 tpd2 平均传输时间 4 噪声容限 5 输入电流 5 输出电流 6 扇入扇出系数 2 扇出系数 与门电路输出驱动同类门的个数 前级输出为高电平时 例如 前级 前级输出为低电平时 输出低电平时 流入前级的电流 灌电流 输出高电平时 前级流出的电流 拉电流 一般与非门的扇出系数为10 由于IOL IOH的限制 每个门电路输出端所带门电路的个数 称为扇出系数 3 4CMOS集成门电路 1 CMOS非门 1 uA 0V时 TN截止 TP导通 输出电压uY VDD 10V 2 uA 10V时 TN导通 TP截止 输出电压uY 0V 3 4 2 CMOS与非门 或非门 与门 或门 与或非门和异或门 CMOS与非门 A B当中有一个或全为低电平时 TN1 TN2中有一个或全部截止 TP1 TP2中有一个或全部导通 输出Y为高电平 只有当输入A B全为高电平时 TN1和TN2才会都导通 TP1和TP2才会都截止 输出Y才会为低电平 CMOS或非门 只要输入A B当中有一个或全为高电平 TP1 TP2中有一个或全部截止 TN1 TN2中有一个或全部导通 输出Y为低电平 只有当A B全为低电平时 TP1和TP2才会都导通 TN1和TN2才会都截止 输出Y才会为高电平 3 CMOSOD门 TSL门及传输门 CMOSOD门 CMOSTSL门 CMOS传输门 C 0 即C端为低电平 0V 端为高电平 VDD 时 TN和TP都不具备开启条件而截止 输入和输出之间相当于开关断开一样 C 1 即C端为高电平 VDD 端为低电平 0V 时 TN和TP都具备了导通条件 输入和输出之间相当于开关接通一样 uo ui 4 CMOS数字电路的特点及使用时的注意事项 1 CMOS电路的工作速度比TTL电路的低 2 CMOS带负载的能力比TTL电路强 3 CMOS电路的电源电压允许范围较大 约在3 18V 抗干扰能力比TTL电路强 4 CMOS电路的功耗比TTL电路小得多 门电路的功耗只有几个 W 中规模集成电路的功耗也不会超过100 W 5 CMOS集成电路的集成度比TTL电路高 6 CMOS电路适合于特殊环境下工作 7 CMOS电路容易受静电感应而击穿 在使用和存放时应注意静电屏蔽 焊接时电烙铁应接地良好 尤其是CMOS电路多余不用的输入端不能悬空 应根据需要接地或接高电平 CMOS数字电路的特点 使用集成电路时的注意事项 1 对于各种集成电路 使用时一定要在推荐的工作条件范围内 否则将导致性能下降或损坏器件 2 数字集成电路中多余的输入端在不改变逻辑关系的前提下可以并联起来使用 也可根据逻辑关系的要求接地或接高电平 TTL电路多余的输入端悬空表示输入为高电平 但CMOS电路 多余的输入端不允许悬空 否则电路将不能正常工作 3 TTL电路和CMOS电路之间一般不能直接连接 而需利用接口电路进行电平转换或电流变换才可进行连接 使前级器件的输出电平及电流满足后级器件对输入电平及电流的要求 并不得对器件造成损害 利用半导体器件的开关特性 可以构成与门 或门 非门 与非门 或非门 与或非门 异或门等各种逻辑门电路 也可以构成在电路结构和特性两方面都别具特色的三态门 OC门 OD门和传输门 随着集成电路技术的飞速发展 分立元件的数字电路已被集成电路所取代 TTL电路的优点是开关速度较