M5数字电子技术基础第一章12参考资料

1、第一章第一章逻辑门电路逻辑门电路第一章第一章 逻辑门电路逻辑门电路1.1 概述概述1.4 门电路使用中的几个实际问题门电路使用中的几个实际问题1.3 典型逻辑门电路的结构与特点典型逻辑门电路的结构与特点1.2 常用逻辑门电路常用逻辑门电路1.1 概述概述门电路的作用：门电路的作用： 实现逻辑关系的电子电路。实现逻辑关系的电子电路。门电路的主要类型：门电路的主要类型：与门、或门、非门；与非门、与门、或门、非门；与非门、 或非门、异或门等。或非门、异或门等。门电路的输出状态与赋值对应关系：门电路的输出状态与赋值对应关系：正逻辑：正逻辑：高电位对应高电位对应“1”；低电位对应；低电位对应“0”。混合

2、逻辑：混合逻辑：输入用正逻辑、输出用负逻辑；或者输输入用正逻辑、输出用负逻辑；或者输入用负逻辑、输出用正逻辑。入用负逻辑、输出用正逻辑。一般采用一般采用正逻辑正逻辑负逻辑：负逻辑：高电位对应高电位对应“0”；低电位对应；低电位对应“1”。在数字电路中，电压值在数字电路中，电压值为多少并不重要，只要为多少并不重要，只要能判断高低电平即可。能判断高低电平即可。100VVcc V V#开关开关元件元件二极管二极管反向截止：反向截止：开关接通开关接通开关断开开关断开三极管三极管（C,E)饱和区：饱和区： 截止区：截止区：开关接通开关接通CEB开关断开开关断开 正向导通：正向导通： CEB门门(电子开关

3、电子开关)满足一定条件时，电路允许信号通过满足一定条件时，电路允许信号通过 开关接通开关接通 。开门状态：开门状态：关门状态：关门状态：条件不满足时，信号通不过条件不满足时，信号通不过 开关断开开关断开 。#一、二极管与门一、二极管与门FD1D2AB+12V逻辑函数逻辑函数(uD=0.3V)1.2 常用逻辑门电路常用逻辑门电路逻辑变量 A B F0 0 00 1 01 0 01 1 1&ABF逻辑逻辑符号符号真真值值表表逻辑式逻辑式F = AB#uAuBuF低 0低 0低 0高 1低 0低 0低 0高 1高 1高 1低 0高 1逻辑函数逻辑函数逻辑变量逻辑逻辑符号符号真真值值表表逻辑式逻辑式二

4、、二极管或门二、二极管或门FD1D2AB-12V 1ABF A B F0 0 00 1 11 0 11 1 1F=A+B#uAuBuF低 0低 0低 0高 1低 0高 1高 1高 1高 1高 1低 0高 1三、三极管非门三、三极管非门嵌位二极管嵌位二极管R1DR2AF+12V+3VuAuF高 10低 01逻辑变量逻辑函数逻辑函数逻辑逻辑符号符号1AF真真值值表表A F 0 1 1 0 逻辑式逻辑式F = A#附附: 门电路的常见逻辑符号门电路的常见逻辑符号 与门与门 或门或门 非门非门 F=AB F=A+BAF &ABFABFABFABF 1ABFABF+A1FAFAFAF除了基本的门电路以外

5、，还有几种复合门电路除了基本的门电路以外，还有几种复合门电路新符号新符号旧符号旧符号# 复合门电路复合门电路: 由基本门电路组合而成。由基本门电路组合而成。 复合门复合门与非门与非门或非门或非门与或非门与或非门异或门异或门同或门同或门与门与门+非门非门或门或门+非门非门与门与门+或门或门+非门非门常常用用不太常用不太常用复合门的符号？复合门的符号？# 复合门电路复合门电路与非门与非门逻辑符号逻辑符号逻辑式逻辑式1ABFABF或非门或非门AB1F1BAFABF111ABCDF与或非门与或非门F = AB+CDF = AB1ABCDF=1ABFBAF= AB +AB异或门异或门同或门同或门=1AB

6、FBAF= AB+AB#&ABFE符号符号输输出出高高阻阻0 E1 EABF 功能表功能表三态门的符号及功能表三态门的符号及功能表&ABFE符号符号 输输出出高高阻阻 1 E0 EABF 功能表功能表三态门电路三态门电路使能端高电平起作用使能端高电平起作用使能端低电平起作用使能端低电平起作用E1E2E3公用总线公用总线ABC工作时，工作时，E1、E2、E3分时分时接接入高电平，将不同数据（入高电平，将不同数据（A、B、C）分时送至总线。）分时送至总线。三态门主要作为三态门主要作为TTL电路与电路与总线总线间的间的接口电路接口电路。三态门的作用？三态门的作用？#1ABCDF&ABF1ABFA1F

7、&ABFABF1=1ABF=1ABFF = ABF =A+BF = AF = ABF =A+BF = AB+CDBAF= AB +ABBAF= AB+AB&ABFE复习复习#各种门可以有多个输入端各种门可以有多个输入端三输入端与门三输入端与门三输入端或门三输入端或门&ABFC1ABFCF = ABCF = A+B+C &ABFCF = ABCCF = A+B+C 1ABF还有很多，此处略还有很多，此处略.#典型集成门电路的结构与特点典型集成门电路的结构与特点以以 TTLTTL与非门为例与非门为例+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC360 3k750 100 结构特

8、点：结构特点：输入和输出端结构都采输入和输出端结构都采用了半导体晶体管，称之为用了半导体晶体管，称之为: Transistor Transistor Logic。 即即 TTL电路电路一、结构一、结构#1. 任一输入为低电平（任一输入为低电平（0.3V）时）时“0”1V不足以让不足以让T T2 2、T T5 5导通导通+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC360 3k750 100 二、工作原理二、工作原理三个三个PN结结导通需导通需2.1Vuo=5 -uR2-ube3-ube4 3.4V 高电平！高电平！逻辑关系：逻辑关系：任任0 则则 1#+5VFR4R2R13

9、kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC“1”全导通全导通电位被嵌电位被嵌在在2.1V2.1V全反偏全反偏 1V截止截止2. 输入全为高电平（输入全为高电平（3.4V）时）时逻辑关系：逻辑关系：全全1 则则 0ABCF 输入、输出的逻辑关系式：输入、输出的逻辑关系式：饱和饱和uF =0.3V#三、三、TTL与非门的特点：与非门的特点：3. 3. 由三极管构成，可以做成集成电路。由三极管构成，可以做成集成电路。1. 1. 只需一个工作电源只需一个工作电源 (+5V)(+5V)。2. 2. 输出典型值高电平为输出典型值高电平为3.4V3.4V、低电平为、低电平为0.3V0.3V。TTLTTL与

10、非门在使用时多余输入端的处理：与非门在使用时多余输入端的处理：接接+5V+5V。悬空（悬空视为悬空（悬空视为“1”1”）输入端并联使用。输入端并联使用。 一般一般 UOH 2.4V UOL 0.4V 便认为合格。便认为合格。 阈值电压阈值电压UT = 1.4V当只有两个输入信号当只有两个输入信号A A、B B 时，时， C C为多余端为多余端 &ABFC+5V#其它问题其它问题数字集成电路共分两大类：数字集成电路共分两大类：TTL 电路电路CMOS电路电路Transistor Transistor LogicCO-Metallic Oxide Semiconductor（互补金属氧化物半导体）

11、（互补金属氧化物半导体）TTL 电路电路CMOS电路电路工作速度高，带负载能力强；工作速度高，带负载能力强；工作电源工作电源+5V；多余端可以悬空，悬空视为多余端可以悬空，悬空视为“1”。功耗低，抗干扰能力强；功耗低，抗干扰能力强；工作电源工作电源+3 18V；多余端不可以悬空。多余端不可以悬空。#结束结束电子技术电子技术数字电路部分数字电路部分1-1 CMOS电路如图所示，已知输入信号的波形，试写出输电路如图所示，已知输入信号的波形，试写出输 出信号出信号 F 的波形。的波形。A1FAFABFFAB#&ABFC1-2 CMOS电路如图所示，已知输入信号的波形，试写出输电路如图所示，已知输入信

12、号的波形，试写出输 出信号出信号 F 的波形。的波形。1ABFAFABCBF#END四、与非门四、与非门D1D2AB+12V二极管与门二极管与门R1DR2F+12V+3V三极管非门三极管非门逻辑式逻辑式BAF &ABF逻辑符号：逻辑符号：一、电压传输特性一、电压传输特性TTL与非门的特性和技术参数与非门的特性和技术参数测试电路测试电路&+5Vuiuouo(V)ui(V)123UOH(3.4V)UOL(0.3V)传输特性曲线传输特性曲线uo(V)ui(V)123UOH“1”UOL(0.3V)阈值阈值UT=1.4V理想的传输特性理想的传输特性输出高电平输出高电平输出低点平输出低点平2. 扇出系数扇

13、出系数扇出系数：扇出系数：与非门电路输出能驱动同类门的个数。与非门电路输出能驱动同类门的个数。IiH1IiH3IOH前级输出为前级输出为 高电平时：高电平时：+5VR4R2R5T3T4T1前级前级T1T1IiH221iHiHOHIII拉拉电电流流3. 输入端通过电阻输入端通过电阻R接地接地Rui+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC问题：问题：这时，输入是这时，输入是“1”还是还是“0”？即：即：当当R 1.45k 时，可以认为输入为时，可以认为输入为“1”； 当当R1.45k 时，可以认为输入为时，可以认为输入为“0”。4. 平均传输时间平均传输时间tui0tuo

14、050%50%tpd1tpd2)(2121pdpdpdttt典型值：典型值：3 10 ns标准标准TTL与非门进行与运算与非门进行与运算:&ABEF&CD&G1&ABEF&CDG 能否能否“线与线与”？ABCDEFEFCDABFEG TTL与非门的线与问题与非门的线与问题+5VR4R2T3T4T5R3TTL与非门的输出电阻与非门的输出电阻很低。这时，直接线与很低。这时，直接线与会使电流会使电流 i 剧烈增加。剧烈增加。i 功耗功耗 T4热击穿热击穿UOL 与非门与非门2：不允许直接不允许直接“线与线与”与非门与非门1 截止截止与非门与非门2 导通导通UOHUOL与非门与非门1：i+5VR4R2

15、T3T4T5R3问题：问题：TTL与非门能否直接线与？与非门能否直接线与？三态门三态门E 控制端控制端+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABDEE一、结构一、结构+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABDEE二、工作原理二、工作原理1. 控制端控制端E=0时的工作情况：时的工作情况：01截止截止ABF 2. 控制端控制端E=1时的工作情况：时的工作情况：10导通导通截止截止截止截止高阻态高阻态+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABDEE100个以下：个以下：小规模小规模集成电路集成电路 ( Small Scale Integration :SSI ) 几百个：几百个：中规模中规模集成电路集成电路 （Medium Scale Integration :MSI ) 几千个：几千个：大规模大规模集成电路集成电路 （ Large Scale Integration :LSI ) 一万个以上：一万个以上：超大规模超大规模集成电路集成电路 （ Very Large Scale Integration :VLSI ) 名称名称 自学门电路部分，回答下列问题：自学门电路部分，回答下列问题： TTL与非门输出低电平时输出端电位与非门输出低电平时输出端电位=？输出