第三章 逻辑门电路

第三章逻辑门电路 3 1概述 3 2分立元件门电路 3 3TTL集成逻辑门电路 3 4CMOS集成逻辑门电路 3 1概述 门电路是用来实现基本逻辑关系的电子电路 它是数字电路中最基本的单元 在数字电路中 无特别说明 一般用高电平代表1 低点平代表0 即采用正逻辑 所以门电路的主要类型有 与门 或门 与非门 或非门 异或门等 在数字电路中 对电压值为多少并不重要 只要能判断高低电平即可 K开 Vo输出高电平 对应 1 K合 Vo输出低电平 对应 0 可用三极管代替 三极管的开关特性 3 2分立元件门电路 二极管与门 二极管或门 三极管非门 嵌位二极管 与非门 1 体积大 工作不可靠 2 需要不同电源 3 各种门的输入 输出电平不匹配 分立元件门电路的缺点 3 3TTL集成逻辑门电路 数字集成电路 具有体积小 可靠性高 速度快的特点 而且输入 输出的高低电平值一样 没有电位偏移问题 所以得到广范应用用 根据电路内部的结构 可分为DTL TTL MOS管集成门电路 TransistorTransistorlogiccircuit 3 3 1TTL与非门的基本原理 1 任一输入为低电平 0 3V 时 1V 不足以让T2 T5导通 电位被嵌在2 1V 全反偏 1V 2 输入全为高电平 3 4V 时 全反偏 uF 0 3V 一 电压传输特性 3 3 2TTL与非门的特性和技术参数 UNH UNL ui uo 3 6V 3V 2V 1V UNL低电平噪声容限电压 UNH高电平噪声容限电压 0V 0 4V 0 8V 1 4V 1 6V 2 7V 这两个值越大说明其抗干扰能力越强 uo V ui V 1 2 3 UOH 3 4V UOL 0 3V 传输特性曲线 阈值UT 1 4V 理想的传输特性 输出高电平 输出低点平 Thresholdvoltage 问题 这时 B 1 还是 B 0 二 输入负载特性 R较小时 ui UT T2不导通 输出高电平 R增大时 R ui ui UT时 输出低电平 计算临界电阻值 即 当R 1 45k 时 可以认为输入为 1 当R 1 45k 时 可以认为输入为 0 输入负载特性曲线 R 1 4V ui ui 3k 5V R 2K 三 输入 输出特性 1 前后级之间电流的联系 分两种情况讨论 1 前级输出为高电平时 2 前级输出为低电平时 前级输出为高电平时 前级 后级 级间电流 流出前级 对前级称为IOH 拉电流 对后级称为输入高电平电流 是一个 A级的电流 前级输出为低电平时 前级 后级 级间电流 流入前级 记为IOL 约1 4mA 对前级称为灌电流 对后级称为输入低电平电流 1 4mA 灌电流的计算 IOL 由上面分析可得 TTL的输入特性曲线 TTL的输出特性曲线 1 4mA ui ii VT 扇出系数 TTL门电路的输出端允许接入同类门的个数 前级输出为高电平时 前级输出为低电平时 四 平均传输时间 tpd1 tpd2 3 4CMOS集成逻辑门电路 3 4 1集电极开路的与非门 OC门 集电极悬空 惯用符号 OpencollectorNANDgate 标准符号 1 OC门可以实现 线与 功能 分析 F1 F2 F3任一导通 则F 0 F1 F2 F3全截止 则F 1 F F1F2F3 2 负载电阻RL和电源UCC可以根据情况选择 问题1 如何确定上拉电阻RL RL max RL min 参考 阎石 数字电子技术基础 P80 问题2 一般的TTL与非门能否线与 参考 杨福生 电子技术 P320 3 4 2三态门 Tristatelogicgate E 控制端 一 结构 二 工作原理 1 控制端E 0时的工作情况 2 控制端E 1时的工作情况 0 1 符号 功能表 三 三态门的符号及功能表 符号 功能表 A 三态门主要作为TTL电路