与非门电路原理知识

1、TTL门电路的外部特性，逻辑功能、电气特性。CMOS9各的外清寺性，逻辑功能、电气特性。2.1概述门电路一一用以实现各种基本逻辑关系的电子电路正逻辑用1表小图电平、用0表不低电平负逻辑用0表小高电平、用1表小低电子的情况。31&-Ff=月8PjF-=厉后=%+2.2分立元件门电路1 .2.1二极管的开关特性图2.2.1二极管静态开关电路及其等效电路(a)电路图(b)输入高电平时的等效电路(c)输入低电平时的等效电路、动态开关特性在高速开关电路中，需要了解二极管导通与截止间的快速转换过程。图2.2.2二极管动态开关特性(a)电路图(b)输入脉冲电压波形(c)实际电流波形当输入电压UI由正

2、值UF跃变为负值UR的瞬间，VD并不育至咳J截止，而是在外加反向电压UR作用下，产生了很大的反向电流IR，这时iD=IR-UR/R,经段时间trr后二极管VD才进入截止状态，如图3.2.3(c)所示。通常将trr称作反向恢复时间。产生trr的主要原因是由于二极管在正向导通时，P区的多数载流子空穴大量流入N区，N区的多数载流子电子大量流入P区，在P区和N区中分别存储了大量的电子和空穴，统称为存储电荷。当UI由UF跃变为负值UR时，上述存储电荷不会立刻消失，在反向电压的作用下形成了较大的反向电流IR,随着存储电荷的不断消散，反向电流也随之减少，最终二极管VD转为截止。当二极管VD由截止转为导通时，

3、在P区和N区中积累电荷所需的时间远比trr小得多，故可以忽略。2 .2.2三极管的开关特性一、静态开关特性及开关等效电路1 .T的三种工作状态的条件及特点.截止：VK<OV二结均反偏放大.VQUt发射结正偏集电结反偏£=饱和.L>U二结正偏（工跖一一T的临界饱和基极电流）乙二至Cfcs一一T的集电极饱和电流）饱和深度；a越大，饱和越深（二1时为临界饱和）%2 .开关等效电路；（PowerPoint）（1）截止,ICB1（2）饱和:(0.3V)一【EC或忽略压降：11E二,动态开关特性(Paysr-Pomt)Vi|Jtr：上升时间ltd延退时间Jk存储时间（*下降时间开通时

4、间I从灯正跳变开始到也上升到网所需的时间称为.用餐表示。关断时间：从片负跳变开始到七下降到Sia2所需的时间称为，用.表示。2.3.1二极管门电路、二极管与门电路AB*_n_n_TLTLBj_|_J_Iy_hn图2.3.1二极管与门的工作原理电路望中砧）逻辑符号1工作波形A_LJU_A_6JJOvOv0.7v0°Ov3v0.7v01°3vOv07v1QQ3v加37V111.、二极管或门电路_TLTT_rLTLnJL_lIULJL图2.3.2二极管或门的工作JW输入输出褊A辎出A/VB/VABY0Q0330330D011011C1111表2.3.2或门的真值表（a）电路图（b

5、）逻辑符号（c）工作波形表2.3.1或门输入和输出的遇茸电平2.3.2三极管非门电路aJ"LTLv-LTLT图2.3.3三极管非门的工作原理（a）电路图（b）逻辑符号（c）工作波形2.3.3组合逻辑门电路表2.3.3非门的真值表图2.3.4与非门电路及其逻辑符号（a）电路图（b）逻辑符号、或非门由列出具真值表图2.3.5或非门电路及其逻辑符号（a）电路图（b）逻辑符号B一,与非门电路列出其京值表内部电路只需了解JW,外音惭性要掌握。一、TTL与非门的工作原a1 .电路结构组成：I；输入级V多发射极管（夬用基极，电极）口；中间级（例相级）Ill:输出级：%达林顿管与乱构成推拉式输出级。

6、r射级输出器输入有低电平0.3V:K点电位为1V;V1导通V2,V5截止，V3V4导通。（F为3.6V高电平。）输入全为高电平3V则K点电位3.7V在三个PN结的钳制下VK=2.1vV1集电结正偏发射结反偏。R1处于倒置工彳筒犬态（B反）R1V5-饱和乂点电位1V则V3微导通V4截止（则F=0.3M氐电平）由、f'R输出级觑T号通，另TtttL的以带负懒力同M糊5施二，工作速度图2.4.1CT74家列与门及其逻辑符号(a)电路图(b)逻辑符号1 .采用抗饱和三极管三极管饱和越深，其工作速度越慢。要提高电路的工作速度，就必须设法使三极管工作在浅饱和状态，为此，需采用抗饱和三极管。2 .采

7、用有源泄放电路在V5导通后，V6接着导通，分流了V5的部分基极电流，使V5工作在浅饱和状态，这也有利于缩短V5由导通向截止转换的时间。当V2由导通转为演1后，由于V6仍处于导通状态，为V5基区存储电荷的泄放提供了低阻通路，加速了V5白截止，从而缩短了关闭时间。三、包面专输特港口噪声容限1.电压传输特性截止区饱和区JAB段，U1<O.6VUo=Uoh1 .DE段；Ur>L5VUo=U0L线性区BC段：0,6V<5<L3VAUo（如我止）转折区CD段：1.3V<Ui<1,5VUtX取、（利用之可构成振荡电路如产生矩形波）2 .关门电平、开门电平和阈值电压（1）关

8、门¥在保证输出为标准高电平USH（常取USH=3V）时，允许输入低电平的最大值称为关门电平,用UOF辰示。由上图可得UOFF-1.0V。显然，只有当输入uI<UOFF时，与非门才关闭，输出高电平。（2）开门电平在保证输出为标准低电平USL（常取USL=0.3V）时，允许输入高电平的最小伯称为开门电平用UONg示。由上图可得UON-1.2V。显然，只有当uI>UON寸，与非门才将！，输出低电平。（3）阈值电压工作在电压传输特性转折区中点X寸应的输入电压称为阈值电压，又称门槛电平。3.噪声容限搞干扰能力V NL氐电平噪声容限）=VOFF-VILV NL（高电平噪声容限）=VI

9、H-VON四、输入负载特性工飞阳R+R<a>(t>)图2.4.2TTLW非门的输入负载特性（a）电路图（b）输入负载特性五、输出负载特性输出电压U0随负载电流i0变化的特性曲线称为输出负载特性。L输出低电平负载特性IL/-Vo/额定友之124mA当i"时，见放大殷(20mAIlCmA)2,输出高电平负载特性4321拉电流Il<5mAVq=Vqj(=3.6Il>5mAIL/Vo一般<IOmA5102030图2.4.3TTLW非门的传输延迟时间2.4.2其它功能的TTL门电路一、集电极开路与门（ocn）1 .O。1的工作原理工作原1:当输入人A、B、C

10、都为高电平时，V2和V5饱和导通，输出低电平；当输入A、B、C中有低电平时，V2和V5截止，输出高电平。因此，OC1具有与电能，其逻辑表达式为：Y=ABC图2.4.4集电极开S各与门及其逻辑符号（a）电路图（b）逻辑符号2 :用OC1实现与Vccb统图2.4.5用OC1实现与图2.4.6显示电路3 :实现电平转换图2.4.7用OC1实现电平转换、与或非门图2.4.8与或门及其逻辑符号（a）电路图（b）逻辑符号和与非门相比,与或非门逡加了一个和机、y*r电麝结构完全相同的由£、%,当组成的电熟,且叫和区的集电极和发射板分别连在一起.逻辑表达式为工Y=ABC+DEF、三态输出门（TSLD

11、）1.三态输出门的工作原理图2.4.9三态输出与非门及其逻辑符号(a)电路图:小)函为有效的逻辑符号；(c)E1T=1有效的逻辑符号2.三态输出门的应用(1)用三态输出门构成单向总线(2)用三态输出门构成双向总线图2.4.10用三态门构成单向总线图2.4.11用三态门构成双向总线2.4.5TTL集成逻辑门的使用注意事项一、电源电压及电源干扰的消除，对74系列应满足5V5%的要求。、输出端的连接三、闲入端的处理(1)对于与非门的闲置输入端可直接接电源电压VCC,或通过110k的电阻接电源VCC(2)女喻级驱动能力允许时，可将闲置输入端与有用输入端并联使用，如图3.3.18(C)所示。(3)在外界

12、干扰很小时，与上门的闲置输入端可以剪断或悬空。但不允许按开路长线，以免引入干扰而产生逻辑错误。(4)或门不使用的闲置输入端腿地，对与阂耳中不使用的与门至少有一个输入端挠也四、电路安装接线和焊接应注意的问题五、调试中应注意的问题§2-5CMOS电路CMOS用广泛、工艺简单、抗干扰能力强、集成度高、功耗小、价廉高5V低0VIG(控制极)一、MOS相器1、MO篱开关特性CMOS(加正电压导通)原理：场效应增强型鬻翳筐蕖SmD漏/金属I耗尽型耗尽/用于模电露*茉十S10外加网在NT间形成反型层出现N沟三*三三应L道,若DS间再加电源,瑙成电流通器.IJ外加Ugs无反型层形成加UosTt(开启

13、电压)一N沟道加Uds一*有如(漏极电流)nu七u第-kC婚强型、电压转输特性、工作原理、输入低电平Ui=O为“0”Ui<V0TUn截止】Ui>VPTVp导通vo=Vdd为1、输入高电平Ui=+UDDUn导通Vp截止Uo«OV为“0”（截止区）AB：UKVtn为止Vp通（导通区）CD：Ui>VDD-VTPVn通Vp止转折区）BC：阚值电压：Uth=1/2Udd若Vi=U*1/2UddId达max静态工动态.a早心7E管导通一管止，漏电流辗小功耗小几微瓦（四卬）转换时电流大（若工作籁率高.功耗加V左右）TTL各态功耗单位网即、CMOS特点微功耗mw以F对电源电压适应性

14、强（31四）抗干扰能力强6T洛的（U端的标准）工必rV-nT>0（如左右）带负载能力强（扇出系数大tQQ以上）门战小ViP<0（3u左右）OA三B符号、输出范围大（顶大立地）VOH=VDDVOL=0V二、CMOS门电路L或非门3区动管并联、负载管串联或非：有1出0,全1出11.与非门驱动管用联、负载管并联（图略）C?U°dL电路结构：Jf符号_Crc=iov为*1"Lc-iov为"o"TG始终导通t则Ud=0-10V三，CMOS传输门设Udd=1QUVtn:|/|二3UQ)C="l”Ui=010V当Ui=0】vM%导通当Ui=310U时幅导通即口产5（2）C="0"vwVp均截止3.应用举例：rc=iJc=oTG截止对外呈高阻态（wn）Uo（双向开头）C=1Uo=Ui（亦可UlU，C=1相当于开头断开CMOS模拟开关cr1,5_TG单观郑控制开关UnT