数字逻辑与数字集成电路

1、2.1 引言2.2 门电路2.3 常用的中规模组合逻辑电路2.4 运算器与ALU2.5 组合逻辑电路中的竞争与冒险问题abcabc理想情况：门电路没有延迟t0t1t2t3abcabcpDtpDt实际情况：门电路存在延迟pDtabcabcpHLtpLHt实际情况：门电路存在延迟前沿延迟与后沿延迟不相等1714874LS002输入输入4与非门与非门1714874LS308输入与非门输入与非门101FCPFCPCFABFC101FCABFCCDABF+ABFCD+ABFCDECDABFE ; 0E=1 F= 0实现封锁当S1时，A被选中F+ACS当S0时，C被选中PCFPCF+PCFPCF+PCF

2、PCCPFS输出信号输入信号RccV0viv10正逻辑01负逻辑功能表正逻辑负逻辑ABF BAFS输出信号输入信号RccV0viv10正逻辑开关打开，V0“H”开关闭合，V0“L”cbe+-Iv+-ovccVBRCR截止状态Vb0.7v, Ib=0, Ic=0,cbe饱和状态Ic Ib ,Vb=0.7v, Vc=0.3v, cbe放大状态Vb=0.7v, Ic = IbVon=0.7Vbe输入特性 +-Iv+-ovccVBRCR0 0.3 5 10 15 5 4 3 2 1饱和区 Ic(mA)截止区 50uA 40uA 30uA 20uA10uA Ib=0 VcE(V)放 大 区IcIb+-I

3、v+-ovccVBRCRcbe截至状态Vb0.7v, Ib=0, Ic=0,cbe饱和状态Ic Ib ,Vb=0.7v, Vc=0.3v, cbe放大状态Vb=0.7v, Ic = Ib导通状态可以是放大状态，也可以是饱和状态InputABVcc=5VOutput YGND典型的电路，优美的作品！只分析原理，不讲如何设计。“H”“L”“H”ABVcc=5V图腾柱“H”“H”“L”ABABABT2分相器ABT3,T4“1”驱动极T5“0”驱动极ABT1与ABY基极输入，集电极输出，反相基极输入，发射极输出，同相t1ABF1ct1ctABF ABFABFt1t12ct2ctt1描述开关特性的参数：

4、描述开关特性的参数：TPLH，TPHL ，TPD (Propagation Delay) TPD =(TPLHTPHL )/ 2 （约（约35ns）CH1CH2CPOUT1pdt2pdt红色波形为输入白色波形是延迟后的在曲线上，在曲线上，VOUT急剧下降时的急剧下降时的VIN称：阈值电压称：阈值电压VT，或称门槛电压或称门槛电压 VINVOUT“0”“1”“0“1”OHIIHI“1”ILIOLI“0”“1”“0”“1”IoH=N*IIHN=IoH/IIH=400 /40 =10“0”IoL=N*IILN=IoL/IIL=16mA/1.6mA=10T1ILIOLI“0”T5T4T1正常工作时，正

5、常工作时，T5处于深饱和状态，处于深饱和状态，T5的的Vc=0.3v，Ic远小远小于于 Ib 。当负载增大时，。当负载增大时，IOL 增大到增大到Ic Ib , T5将脱离将脱离饱和状态进入放大状态，饱和状态进入放大状态， Vc不能保持不能保持0.3v，将会增大，将会增大，所以所以T5的输出就无法保持的输出就无法保持“低低”的有效状态。的有效状态。“1”T1IHIOHI“1”T3T4T1T2VccR2正常工作时，正常工作时，T3,T4处于导通状态，处于导通状态，T3基极的电流非基极的电流非常小，常小，R2上的压降可以忽略，所以上的压降可以忽略，所以T3基极的电压为基极的电压为5v。输出的电压为

6、。输出的电压为5v-0.7v-0.7v=3.6v。当负载（。当负载（IOH)非常大时，非常大时，R2上的电流也增大，上的电流也增大，R2上的压降也会增上的压降也会增大，大，T3基极的电压会下降，所以输出的电压会降低。基极的电压会下降，所以输出的电压会降低。不能保持在不能保持在3.6v左右。左右。CPU外设1外设2外设3int“线与”T4T5T5T41212普通与非门是否可以实现“线与”功能？上面与非门的输入为上面与非门的输入为“0”，T3和和T4导通，与非门的输出为导通，与非门的输出为“1”。下面与非门的输入为下面与非门的输入为“1”，T2和和T5导通，与非门的输出为导通，与非门的输出为“0”

7、。如果如果“线与线与”在一起，由于在在一起，由于在Vcc和和“地地”之间形成了一个通之间形成了一个通路，流过这个通路的电流约为路，流过这个通路的电流约为5v/100=50mA。这个电流数值。这个电流数值以远远超过正常工作电流，将以远远超过正常工作电流，将会损坏上面的会损坏上面的T4或下面的或下面的T5。“0”“1”“0”“1”把T3、T4网络去掉，这种输出结构称为OC输出结构。这种门电路称为OC门。线与时，输出回路间的电流通路不复存在。电流都是由Vdd和RL 联合提供。一般RL 称为上拉电阻，阻值为1.5K,所以当线与的输出为低电平时，T5上的最大电流为5V/1.5K=3.3mA。不会损坏器件

8、。OUTLRABG功能表高阻态正常态G功能表BAG功能表BAABGABGABG电路1、2只能有一个处于正常态 若要求D1向BUS传送，则应有： 若要求D2向BUS传送，则应有： 1, 021GG0, 121GG1BUS21G1D2D2G若原来是D1向BUS传送，现在要改为D2向BUS传送，如何实现这种转换？ 应使门1由正常态转为高阻态，快于门2由高阻态转为正常态。 即有一短暂过程门1、2均处于高阻态。否则，门1、2有一短暂过程均处于正常态，于是门1、2输出间有很大的浪涌电流，从而影响BUS正常工作。 双向总线驱动器，又称收发器（Transceiver） E=“1”时，读操作，上面三态门正常工作E=“0”时，写操作，下面三态门正常工作E=“0”时，读操作，E=