第一章逻辑门电路

1、江西省井冈山应用科技学校江西省井冈山应用科技学校数字电路数字电路的特点及分析方法1.1晶体管的开关特性1.2逻辑门电路1.3TTL集成逻辑门1.4CMOS集成逻辑门1.5Ta b l e o f C o n t e n t s江西省井冈山应用科技学校数字电路0103020405 理解逻辑门电路的逻辑功能，熟悉其图形符号。 数字集成电路的基础知识。 掌握复合逻辑门电路功能特点及应用。 掌握常见复合逻辑门电路功能特点及应用。 熟悉常见逻辑门电路（与非门、或非门、与或非门、异或门）的常见种类与型号、使用方法与注意事项。江西省井冈山应用科技学校数字电路数字电路的特点及分析方法数字电路的特点及分析方法第

2、 一 节江西省井冈山应用科技学校数字电路数字信号的特点 电路中的数字信号在数值上是不连续的，不随时间连续变化，即为离散的电信号。数字电路的特点 数字电路的基本工作信号是二进制的数字信号，即“0”和“1”，对应在电路上为低电平和高电平。所以电路简单，易于集成化。数字电路的分析方法 数字电路主要是研究逻辑关系。通常，数字电路用逻辑代数、真值表、逻辑图等方法进行分析。江西省井冈山应用科技学校数字电路晶体管的开关特性晶体管的开关特性第 二 节江西省井冈山应用科技学校数字电路1.2.11.2.1二极管的开关特性二极管的开关特性1.2.21.2.2二极管开关的应用二极管开关的应用1.2.31.2.3三极管

3、的开关特性三极管的开关特性1.2.41.2.4晶体管反相器晶体管反相器江西省井冈山应用科技学校数字电路1.2.1 二极管的开关特性1、实验电路 开关 S 置 A 端，VD 导通，它呈现的正向压降很小，相当于开关的接通状态。 当二极管的正向电阻和反相电阻有很大差别时，二极管即可作为开关使用。2、结论 开关 S 置 B 端，VD 截止，它呈现的反向电阻很大，相当于开关的断开状态。图1.2.1江西省井冈山应用科技学校数字电路1限幅电路限幅电路又称削波电路。削波就是指将输入波形中不需要的部分去掉。 （1）串联型上限幅电路 电路R ：泄放电阻，为电路中可能接入的电容提供放电回路。图9.2.21.2.2二

4、极管开关的应用江西省井冈山应用科技学校数字电路1限幅电路限幅电路又称削波电路。削波就是指将输入波形中不需要的部分去掉。 （1）串联型上限幅电路 工作过程限幅电平：把开始起限幅作用的电平称为限幅电平。电路全称为“限幅电平为零的串联型上限幅电路”。江西省井冈山应用科技学校数字电路1限幅电路（2）并联型下限幅电路 电路 工作过程v1 VG VD 截止 vo = vIv1 VTN ， V1 饱和导通， VGS2 = 0 V ，因而 V2 截止， S2 与 D2 极间相当于开路， S1 与 D1 相当于短路，所以 vO = 0 V 。CMOS 反相器的电路结构。图1.5.1江西省井冈山应用科技学校数字电

5、路3特点 功耗低 CMOS 反相器不论是输出高电平还是低电平，都只有一个管子导通，因此电源电流均是极小的漏电流，功耗极低。 由于管子导通时电阻都很小，这就大大缩短了负载端杂散电容的充放电时间，提高了开关速度。开关速度高抗干扰能力强 由于 CMOS 反相器的电压传输特性比较理想，特性曲线的转折区比 TTL 陡直，故抗干扰能力更强。输出幅度大输出电压幅度大，电源利用率高。江西省井冈山应用科技学校数字电路1.5.2CMOS 与非门 1电路结构当 A、B 端同时为高电平1 时，V1、 V2 均导通， V3、 V4 均截止，输出端 Y 为低电平 0，即“全 1 出 0 ”。2工作原理当 A、B 端有一个

6、或两个为低电平时，串联的 V1、 V2 有一个或两个截止，并联的 V3、 V4 有一个或两个导通，输出端 Y 为高电平 1，即“有 0 出 1 ”。CMOS 与非门的电路结构。图1.6.1江西省井冈山应用科技学校数字电路3 3真值表真值表输入输入输出输出ABY001101011110江西省井冈山应用科技学校数字电路1.5.3CMOS 或非门 当 A、B 端有高电平1 时，驱动管 V1 或 V2 导通，输出端 Y 为低电平 “ 0 ”，即“有 1 出 0 ”；2工作原理当 A、B 端都为低电平 0 时，驱动管 V1 或 V2 两个都截止，负载管 V3 和 V4 ，同时导通，输出 Y 为高电平 1

7、，即 “ 全 0 出 1 ”。CMOS 或非门的电路结构。1电路结构图1.5.2江西省井冈山应用科技学校数字电路3 3真值表真值表输入输入输出输出ABY001101011000江西省井冈山应用科技学校数字电路1.5.4CMOS 传输门 CMOS 传输门的电路结构。1电路结构图图1.5.31.5.3江西省井冈山应用科技学校数字电路2 2工作原理工作原理（1 1）当控制端）当控制端 C C 加高电平加高电平，若输入，若输入信号信号 v vI I 在在 0 0 V VDD DD 之间变化，则之间变化，则 V V1 1 和和 V V2 2 中至少有一个管子导通，传输门的输中至少有一个管子导通，传输门的

8、输入和输出之间程低阻状态，传输门导通，入和输出之间程低阻状态，传输门导通，相当于开关接通。相当于开关接通。 v vo o = = v vI I 。 （2 2）当控制端）当控制端 C C 加低电平加低电平，只要，只要 v vI I 在在 0 0 V VDD DD 变化，则两个管子变化，则两个管子均截止，即传输门截止，相当于开关断开。均截止，即传输门截止，相当于开关断开。图图1.5.41.5.4江西省井冈山应用科技学校数字电路3 3功能功能 传输门是一种传输信号的可控开关电路，由于传输门是一种传输信号的可控开关电路，由于 MOS MOS 管结构对称，其管结构对称，其源极与漏极可对调使用，因此，传输

9、门具有双向性，也称双向开关。源极与漏极可对调使用，因此，传输门具有双向性，也称双向开关。江西省井冈山应用科技学校数字电路1.5.5CMOS 电路的应用CMOS 集成电路的产品系列可参考下表。 产品系列和外形封装（2）电源不能接反，也不能超压。 （1）输入端不能悬空。CMOS 电路使用注意事项系列系列子系列子系列名称名称国标符号国标符号部标符号部标符号MOSMOSCMOSCMOS互补场效晶体管型互补场效晶体管型CC4000CC4000C00C00HCMOSHCMOS高速高速 CMOSCMOSCT54/74HCCT54/74HCHCMOSTHCMOST与与 TTL TTL 兼容的高速兼容的高速 CMOSCMOSCT54/74HCTCT54/74HCT江西省井冈山应用科技学校数字电路1三极管处于饱和导通状态相当于开关的接通状态，三极管的截止状态相当于开关的断开状态。三极管相当于一个由基极电流控制通断的无触点开关。 2晶体管反相器：晶体管的输出状态决定于输入信号状态，而且输出信号与输入信号反相，故称反相器。 3TTL 集成门电路主要参数：输出高电平和输出低电平；输入高电平和输入低电平；输出高电平电流 IOH 和输出低电平电流 IOL；传输延迟时间 tPHL 和 tPL