分立元件逻辑门

1、分立元件逻辑门1第1页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一2.1 概述门电路的作用：是用以实现逻辑关系的电子电路，与基本逻辑关系相对应。门电路的主要类型：与门、或门、与非门、或非门、异或门等。门电路的输出状态与赋值对应关系：正逻辑：高电位对应“1”；低电位对应“0”。混合逻辑：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。一般采用正逻辑负逻辑：高电位对应“0”；低电位对应“1”。2第2页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一100VVcc在数字电路中，对电压值为多少并不重要，只要能判断高低电平即可。K开-VO输出高电平，对应“1” 。K合-VO输

2、出低电平，对应“0” 。VOKVccRVV2.1 概述3第3页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一2.2 基本逻辑门电路 一、二极管与门FD1D2AB+12V逻辑变量逻辑函数( uD=0.3V )0 0 00 1 0 A B F1 0 01 1 1真值表：逻辑式：F=A B逻辑符号：&ABF4第4页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一二、二极管或门FD1D2AB-12V2.2 基本逻辑门电路电路0 0 00 1 1 A B F1 0 11 1 1逻辑式：F=A+B逻辑符号：ABF真值表：5第5页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一R1DR2

3、AF+12V+3V三、三极管非门嵌位二极管2.2 基本逻辑门电路电路逻辑式：逻辑符号：1AF真值表：6第6页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一R1DR2F+12V+3V三极管非门D1D2AB+12V二极管与门四、与非门逻辑式：&ABF逻辑符号：2.2 基本逻辑门电路电路7第7页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一2.3 TTL与非门数字集成电路：在一块半导体基片上制作出一个完整的逻辑电路所需要的全部元件和连线。使用时接：电源、输入和输出。数字集成电路具有体积小、可靠性高、速度快、而且价格便宜的特点。TTL型电路：输入和输出端结构都采用了半导体晶体管，称之为

4、: Transistor Transistor Logic。8第8页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一2.3.1 TTL与非门的基本原理一、结构TTL与非门的内部结构+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC3603k7501002.3 TTL与非门9第9页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一输入级输出级中间级+5VABCR1T1R2T2R3FR4R5T3T4T5T1 多发射极晶体管：实现“与”运算。2.3 TTL与非门10第10页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一+5VABCR1T1R2T2R3FR4R5T3T

5、4T5“非”复合管形式与非门输出级“与”2.3 TTL与非门11第11页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一1. 任一输入为低电平（0.3V）时“0”0.7V不足以让T2、T5导通+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC3603k750100二、工作原理三个PN结导通需2.1V2.3 TTL与非门12第12页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一+5VFR4R2R13kR5R3T3T4T1T5b1c1ABC0.7V“0”uouo=5-uR2-ube3-ube43.4V 高电平！逻辑关系：任0则1。2.3 TTL与非门13第13页，共4

6、4页，2022年，5月20日，11点2分，星期一+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABC“1”全导通电位被嵌在2.1V全反偏1V截止2. 输入全为高电平（3.4V）时2.3 TTL与非门14第14页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC全反偏“1”饱和uF =0.3V输入、输出的逻辑关系式：逻辑关系：全1则0。2.3 TTL与非门15第15页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一一、电压传输特性2.3.2 TTL与非门的特性和技术参数测试电路&+5Vuiuo 电压传输特性是指输出电压 V

7、o随输入电压 Vi变化的特性。2.3 TTL与非门16第16页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一传输特性曲线uo(V)ui(V)123UOH“1”UOL(0.3V)阈值UT=1.4V理想的传输特性输出高电平输出低点平2.3 TTL与非门17第17页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一1. 输出高电平UOH、输出低电平UOL UOH2.4V UOL 0.4V 便认为合格。 典型值UOH=3.4V UOL=0.3V 。 2. 开门电平UON和关门电平UOFFuiUTON=2.0V时，是输入高电平。2.3 TTL与非门3. 高电平噪声容限 UNH和低电平噪声容限

8、UNL18第18页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一二、输入、输出负载特性&？分两种情况讨论： （1）前级输出为 高电平时 （2）前级输出为 低电平时2.3 TTL与非门1. 扇出系数:与非门电路输出能驱动同类门的个数。19第19页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一IiH1IiH3IOH前级输出为 高电平时：+5VR4R2R5T3T4T1前级T1T1IiH22.3 TTL与非门20第20页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一T1T1T1+5VR2R13kT2R3T1T5b1c1前级IOLIiL1IiL2IiL3前级输出为低电平时：与非门

9、的扇出系数一般是10。2.3 TTL与非门21第21页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一例：某TTL门电路，最大灌入电流IOL=10mA, 最大 拉出电流IOH=1mA, 输入低电平电流IIL1.0mA, 输入高电平电流IIH80A。求该门电路的扇出 系数。解：输出为高电平时的扇出系数：输出为低电平时的扇出系数：所以该门电路的扇出系数为10。22第22页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一2. 平均传输延迟时间tui0tuo050%50%tPHLtPLH典型值：3 10 ns2.3 TTL与非门23第23页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星

10、期一+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABCRui计算临界电阻值：即：当R1.45k时，可以认为输入为“1”； 当R UT导通有源负载(非线性电阻)实际结构UCCuiuo2.5 MOS门电路一、MOS反相器36第36页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一二. CMOS反相器NMOS管PMOS管CMOS电路工作原理：ui=0时： ugs2=UCC ， T2导通、T1截止，uo=“”；ui=1时： T1导通、T2截止，uo=“0”。UCCST2DT1uiuoDSComplementary -Symmetry MOS互补对称式MOS,简称CMOS。T1 :

11、 ONT2: OFF同一电平:OFFON2.5 MOS门电路37第37页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一三. CMOS与非门&ABF工作原理:+UDDAFT2T1BT3T4SSSSGG结构0 0 10 1 11 0 11 1 0A B T1 T2 T3 T4 F2.5 MOS门电路38第38页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一A B T1 T2 T3 T4 FABF工作原理:+UDDFAT2T1BT3T4GGSSS结构0 0 10 1 0 1 0 0 1 1 0 四. CMOS或非门2.5 MOS门电路39第39页，共44页，2022年，5月20日，1

12、1点2分，星期一附: 门电路的常见逻辑符号 与门 或门 非门F=AB F=A+B&ABFABFABFABFABFABFA1FAFAFAF40第40页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一 与非门 或非门 OC门 (两输入与非)&ABFABFABFABFABFABF&ABFABFABF国标41第41页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一AB&AB&AB国家标准 三态门 (两输入与非) 与或非门+ABCDFABCDF&42第42页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一本章小结.利用半导体器件的开关特性，可以构成与门、或门、非门、与非门、或非门、与或

13、非门、异或门等各种逻辑门电路，也可以构成在电路结构和特性两方面都别具特色的三态门、OC门和传输门。2. TTL电路的优点是开关速度较高，抗干扰能力较强，带负载的能力也比较强，缺点是功耗较大。3. CMOS电路具有制造工艺简单、功耗小、输入阻抗高、集成度高、电源电压范围宽等优点，其主要缺点是工作速度稍低，但随着集成工艺的不断改进，CMOS电路的工作速度已有了大幅度的提高。43第43页，共44页，2022年，5月20日，11点2分，星期一1. 三态门输出高阻状态时， 是正确的说法。 P.用电压表测量指针不动 Q.相当于悬空 R.电压不高不低 S.测量电阻指针不动2. 以下电路中可以实现“线与”功能的有 。 P.与非门 Q.三态输出门 R.集电极开路门 S.或非门3TTL电路的特点是工作速度 、负载能力 、功耗 ； CMOS电路的特点是