第33讲 第十八章 集成逻辑门电路(二)及第十九章 基本逻辑电路(一)(2010年新版)资料.doc

1、(2)TTL集电极开路门将TTL与非的输出端的VT3VD4去掉,而使VT4的集电极悬空,这就是TTL集电极开路门,即OC门(Open Collector Gate)AR1R2BR3VT1VT2VT4FVCCFAB (a) (b)其输出(3)三态门因输出有01和高阻三种状态而得名当使能端EN=0时,非门G输出为1,D1截止,与P端相连的T1的发射结也截止三态门相当于一个正常的非门,输出,有01两种状态,称为正常工作状态当EN=1时,G输出为0,即VP=0.2V,这一方面使D1导通,VC2=0.9V,T4D截止;另一方面使VB1=0.9V,T2T3也截止T3T4都截止,这时从输出端看进去,对地和对

2、电源都相当于开路,呈现高阻所以称这种状态为高阻态,或禁止态这种EN=0时为正常工作状态的三态非门称为低电平有效的三态非门,逻辑符号如图(b)输出逻辑函数式为:,如果将图中的非门G去掉,则使能端EN=1时为正常工作状态,EN=0时为高阻状态,这种三态非门称为高电平有效的三态非门,逻辑符号如图(c),输出逻辑函数式为:,三态门在计算机总线结构中有着广泛的应用图(a)所示为三态与非门组成的单向总线,可实现信号的分时传送图(b)所示为三态非门组成的双向总线当EN=1时,G1正常工作,G2为高阻态,输入数据DI经G1反相后送到总线上;当EN=0时,G2正常工作,G1为高阻态,总线上的数据DO经G2反相后

3、输出,这样就实现了信号的分时双向传送三态门组成的总线 (a)单向总线 (b)双向总线18.3 CMOS集成门电路18.3.1 CMOS门电路1 .CMOS非门CMOS逻辑门是用绝缘栅场效应管制作的逻辑门,在CMOS逻辑电路中,均使用增强型MOS管,图 (a)为N沟道增强型管,在分析电路时可以认为,只要它的栅极电平为“1”(即)它就饱和导通,栅极电平为“0”它就处于截止状态;图 (b)为P沟道增强型管,在分析电路时可以认为,只要它的栅极电平为“0”(即)它就饱和导通,栅极电平为“1”它就处于截止状态,这个功能正是非门的逻辑功能图 (c)中既有P沟道MOS管又有N沟道MOS管,我们把这类电路称为C

4、MOS逻辑电路顺便说明一点:仅由P沟道MOS管构成的集成电路叫PMOS;仅由N沟道MOS管构成的集成电路叫NMOS,后两种集成电路虽然制作时简单一些,但性能要比CMOS集成电路差,因而目前人们大都使用CMOS由于CMOS集成电路的工作电源取值在320V之间,故输入电平和输出电平振幅大,抗干扰能力强,电源工作范围大,也便于和TTL电路连接,又由于电路中不使用电阻而大大增加了集成度,再加上功耗低等优点,使CMOS集成逻辑门获得了广泛应用图增强型MOS符号及非门逻辑2.CMOS与非门CMOS“与非”门电路如图所示图CMOS与非门驱动管和都导通,电阻很低;而负载管和为P沟道增强型管,两者并联负载管整体

5、与驱动管相串联    其逻辑功能:3.CMOS或非门CMOS“或非”门电路如图所示图CMOS或非门驱动管和为N沟道增强型,两者并联;而负载管和为P沟道增强型,两者串联其逻辑功能:18.3.2 CMOS传输门CMOS传输门电路 CMOS传输门电路CMOS传输门电路如图(a)所示,它由NMOS管T1和PMOS管T2并联而成两管的源极相联,作为输入端;两管的漏极相联,作为输出端(输入端和输出端可以对调)两管的栅极作为控制极,分别加一对互为反量的控制电压C和进行控制可知,CMOS传输门的开通和关断取决于栅极上所加的控制电压当C为“1”(为“0”)时,传输门开通,反之则关断

6、图(b)为传输门的图形符号表TTL和CMOS两种集成逻辑门电路的参数 电路参数系列名称TTLCMOS7474S74LS74AS74ALS400074HC74HCT输入电流和电压IIH(max)/mAIIL(max)/mAUIH(min)/VUIL(max)/V0.04-1.62.00.80.05-2.02.00.80.02-0.42.00.80.2-2.02.00.80.02-0.12.00.80.1-0.1×10-33.51.00.001-0.1×10-33.51.00.001-0.1×10-32.00.8输出电流和电压IOH(max)/mAIOL(max)/m

7、AUOH(min)/VUOL(max)/V-0.4162.40.4-1202.70.5-0.482.70.5-2202.70.5-0.482.70.5-0.510.514.90.05-444.90.1-444.90.1电源电压VCC或VDD55555555平均传输延迟时间tpd/ns103101.52.5451010每门功耗P/mW10192201.55×10-31×10-33×10-3由于同一类型产品性能相差较大,故表中提供的参数仅供参考例题:1.在CMOS电路中有时采用图(a)(d)所示的扩展功能用法,试分析各图的逻辑功能,写出Y1Y4的逻辑式已知电源电压VD

8、D=10V,二极管的正向导通压降为0.7V解(a) (b)(c) (d)2. 如图所示电路G1和G2是74LS系列OC门,G3G4G5是74LS系列与非门已知OC门截止时的漏电流IOH=0.2mA,导通时的允许的最大负载电流IOL(max)=12mA,负载门的IIH=0.04mA,IIL=1mA,VCC=5V,要求OC门输出的UOL(max)=0.4V,UOH(min)=3V试确定R L的值?ARLVCCBCDG3G1G2G4G5解: 根据将已知数据代入,得0.51k3.13kOC门虽然实现了线与功能,但由于外接上拉电阻而影响门电路的工作速度,另外去掉有源负载,其带负载能力下降第19章 基本逻

9、辑电路19.1 编码器(1)编码器的含义一般地说,用文字符号或者数码表示特定信息的过程称为编码,能够实现编码功能的电路称为编码器在数字系统中,是采用若干个二进制码0和1来进行编码的,要表示的信息越多,二进制代码的位数越多N位二进制代码有2n个状态,可以表示2n个信息,对N个信号进行编码时,应按公式2n>=N来确定需要使用的二进制代码的位数n 常用的编码器有二进制编码器二十进制编码器优先编码器等下面以4线2线编码器为例,说明其工作原理4线2线编码器有4个输入,2个输出,输入信号为I0I1I2I3,它们的有效编码电平为高电平,输出Y1 Y0为二进制编码即当I0I1I2I3分别为1时,Y1Y0

10、对应输出为00011011根据以上逻辑要求,列功能表如表所示表:4线2线编码器功能表输 入输 出I0I1I2I3Y1Y0100001000010000100110101由功能表可得逻辑表达式为   根据上式可画出4线2线编码器的逻辑图19.1.2二进制编码器二进制编码器是由n位二进制数表示2n个信号的编码电路19.1.3二 - 十进制编码器概念:二 十进制编码器:实现用4位二进制数代码对1位十进制数码进行编码的电路亦即将09十个十进制数转换为二进制代码的电路简称BCD编码器举例:8421BCD码编码器输入10个互斥的数码,输出4位二进制代码真值表:逻辑表达式:逻辑图:真 值 表输 入I输 出Y3Y2Y1Y00(I0)1(I1)2(I2)3(I3)4(I4)5(I5)6(I6)7(I7)8(I8)9(I9)0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 119.1.4 优先编码器优先编码器:在多个信息同时输入时,只对输入中优先级别最高的信号进行编码在优先编码器中优