第5讲逻辑门电路2

第5讲逻辑门电路25-1其他TTL集成门5-2CMOS集成逻辑门Vcc(5V)Rb14kΩRc21.6kΩRc4130ΩRe21kΩT1T2T4T3DABCL多发射极三极管在功能上相当于三个三极管的并联运用。bceCeBeAbceCeBeA采用多发射极管提高工作速度5-1其他类型的TTL门电路一、与非门Vcc(5V)Rb14kΩRc21.6kΩRc4130ΩRe21kΩT1T2T4T3DABCL输入、输出的逻辑关系式：工作原理（1）当输入端全接高电平(3.6v)时T1倒置工作，T2饱和，T4截止，T3饱和。

（2）当输入有低电平(0.3v)时T1深度饱和，T2、T3截止，T4微饱和。

输入有低，输出为高。

输入全高，输出为低。

两方框中电路相同A为高电平时，T2、T5同时导通，T4截止，输出Y为低电平。B为高电平时，T2′、T5同时导通，T4截止，输出Y为低电平。A、B都为低电平时，T2、T2′同时截止，T5截止，T4导通，输出Y为高电平。二、或非门三.与或非门四.异或门六、集电极开路的与非门（OC门）（1）问题的提出标准TTL与非门进行与运算:&ABEF&CD&G1&ABEF&CDG

能否“线与”？（OpenCollector)+5VR4R2T3T4T5R3TTL与非门的输出电阻很低。这时，直接线与会使电流i

剧烈增加。i功耗T4热击穿UOL与非门2：不允许直接“线与”与非门1

截止与非门2

导通UOHUOL与非门1：i+5VR4R2T3T4T5R3问题：TTL与非门能否直接线与？RLUCC输入全1时，输出=0；输入任0时，输出悬空+5VFR2R13kT2R3T1T5b1c1ABC应用时输出端要接一上拉负载电阻RL。&（2）电路与符号符号①OC门可以实现“线与”功能。分析：F1、F2、F3任一导通，则F=0。F1、F2、F3全截止，则F=1。输出级UCCRLT5T5T5F=F1F2F3（3）OC门的应用&&&UCCF1F2F3FRL&&&②实现电平转移。③用作驱动器。（4）负载电阻RL和电源VCC可以根据情况选择。&VCCRL&E—控制端（使能端）+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABDE（1）结构七、三态门（TSL门）（2）工作原理当E=0时01截止E—控制端（使能端）+5VFR4R2R13kT2R5R3T3T4T1T5b1c1ABDE（2）工作原理当E=0时10当E=1时导通截止截止高阻态输出为高阻状态功能表功能表使能端高电平起作用使能端低电平起作用（3）符号及功能表符号&ABFEN&ABF符号EN（4）TSL门的应用：①作多路开关：E=0时，门G1使能，G2禁止，Y=A；E=1时，门G2使能，G1禁止，Y=B。②信号双向传输：E=0时信号向右传送，B=A；E=1时信号向左传送，A=B。③构成数据总线：让各门的控制端轮流处于低电平，即任何时刻只让一个TSL门处于工作状态，而其余TSL门均处于高阻状态，这样总线就会轮流接受各TSL门的输出。①74标准系列：前面介绍的TTL门电路都属于74系列，其典型电路与非门的平均传输时间tpd＝10ns，平均功耗P＝10mW。②74H高速系列：是在74系列基础上改进得到的，其典型电路与非门的平均传输时间tpd＝6ns，平均功耗P＝22mW。③74S肖特基系列：是在74H系列基础上改进得到的，其典型电路与非门的平均传输时间tpd＝3ns，平均功耗P＝19mW。④74LS低功耗肖特基系列：是在74S系列基础上改进得到的，其典型电路与非门的平均传输时间tpd＝9ns，平均功耗P＝2mW。74LS系列产品具有最佳的综合性能，是TTL集成电路的主流，是应用最广的系列。TTL数字集成电路的各种系列74AS系列：电路结构与74LS系列相似，采用低阻值，提高了工作速度，但功耗较大。74ALS系列：其延迟－功耗积是TTL电路所有系列中最小的一种。54、54H、54S、54LS系列：54系列与74系列电路具有完全相同的电路结构和电气性能参数。54系列工作温度范围更宽，电源允许的工作范围更大。74系列：温度0～70℃，电源电压5V±5%;54系列:温度-55～+125℃，电源电压5V±10%。型号名称主要功能74LS00四2输入与非门

74LS02四2输入或非门

74LS04六反相器

74LS05六反相器OC门74LS08四2输入与门

74LS13双4输入与非门施密特触发74LS308输入与非门

74LS32四2输入或门

74LS644-2-3-2输入与或非门

74LS13313输入与非门

74LS136四异或门OC输出74LS365六总线驱动器同相、三态、公共控制74LS368六总线驱动器反相、三态、两组控制

TTL集成门电路系列以TTL门电路芯片（四2输入与非门，型号74LS00)为例地GND外形&&&1413121110981234567&管脚电源VCC（+5V）

TTL门电路芯片简介5-2CMOS逻辑门电路结型场效应管JFET绝缘栅型场效应管MOS场效应管有两种:N沟道P沟道耗尽型增强型耗尽型增强型MOS电路的特点：优点1.工艺简单，集成度高。缺点：工作速度比TTL低。2.是电压控制元件，静态功耗小。3.允许电源电压范围宽（318V）。4.扇出系数大，抗噪声容限大。5.2.1MOS反相器0UDSID负载线ui=“1”ui=“0”uo=“0”uo=“1”UCCuiuo5.2.2CMOS反相器工作原理PMOS管NMOS管CMOS电路VDDT1T2vIvO（一）电路结构

当NMOS管和PMOS管成对出现在电路中，且二者在工作中互补，称为CMOS管(意为互补)。VDDTPTNvIvOvI=0截止vo=“１”导通vI=1VDDT1T2vIvO导通vo=“０”截止

静态下，无论vI是高电平还是低电平，T1、T2总有一个截止，因此CMOS反相器的静态功耗极小。iD+VDD+vI-vOTNTPABCDEF0iD/mAvI/VVTHABCDEFVDDVTH0vO/VvI/V电压传输特性电流传输特性AB、EF

段：

TN、TP总有一个为截止状态，故iD0。CD段：

TN、Tp均导通，流过两管的漏极电流达到最大值

iD=iD（max)

。VTH=0.5VDD（VDD=3~18V）（二）传输特性(1)CMOS反相器静态功耗近似等于0

ABCDEF0iD/mAvI/VVTHABCDEFVDDVTH0vO/VvI/V电压传输特性电流传输特性动态功耗随状态转换的次数增加

（三）输出特性低电平输出特性高电平输出特性VOL≈0VOH≈VDD5.2.3其他CMOS门电路与非门1、CMOS与非门+VDD+10VTP1TN1TP2TN2ABYAB&Y=(a)电路结构或非门2、CMOS或非门+VDD+10VTP1TN1TN2TP2ABLAB≥1（1）漏极开路门的结构与逻辑符号+VDDTP1TN1TP2TN2ABL电路逻辑符号漏极开路门输出连接(a)工作时必须外接电源和电阻;(b)与非逻辑不变3.CMOS漏极开路（OD）门111高阻

×0

输出L输入A使能EN001逻辑功能：高电平有效的同相三态门4.CMOS三态输出门电路三态输出门电路逻辑符号1.CMOS传输门电路电路υI/υOυo/υIC等效电路5.2.4CMOS传输门(双向模拟开关)(TG门—TransmissionGate)CIO/OI/TG2.工作原理：TN、TP总有一个导通TN、TP均截止，导通电阻小(几百欧姆)关断电阻大(

≥109)2、CMOS传输门电路的工作原理

设TP:|VTP|=2V，TN:VTN=2I的变化范围为－5V到+5V。

5V+5V5V到+5VGSN<VTN,TN截止GSP=5V(-5V到+5V)=(10到0)V开关断开，不能转送信号GSN=-5V(－5V到+5V)=(0到-10)VGSP>0,TP截止1）当c=0，c=1时c=0=-5V，c

=1=+5VI/0O/I

C

TP

vO/vI

vI/vO

+5V

–5V

TN

C

+5V5V－5V~+3VGSP=5V

(－3V~+5V)=2V~10VGSN=5V(－5V~+3V)=(10~2)Vb、I=3V~5VGSN>VTN,TN导通a、I=5V~3VTN导通，TP导通GSP>|VT|,TP导通C、I=3V~3V－3V~+5V－3V~+3V2）当c=1，c=0时TG1TG2ABY传输门组成的应用A=1、B=0时，TG1截止，TG2导通，Y=B=1;TG1TG2ABYA=0、B=1时，TG2截止，TG1导通，Y=B=1;TG1TG2ABYA=0、B=0时，TG2截止，TG1导通，Y=B=0;TG1TG2ABYA=1、B=1时，TG1截止，TG2导通，Y=B=0;双向模拟开关(1)功耗极低。LSI：几个μW，MSI：100μW(2)电源电压范围宽。CC4000系列：VDD=3~18V(3)抗干扰能力强。输入端噪声容限=0.3VDD~0.45VDD(4)逻辑摆幅大。(5)输入阻抗极高。(6)扇出能力强。(7)集成度很高，温度稳定性好。(8)抗辐射能力强。CC4000系列：≥50个≥5.2.5CMOS电路的特点

1．输入电路的静电保护

CMOS电路的输入端设置了保护电路，给使用者带来很大方便。但是，这种保护还是有限的。由于CMOS电路的输入阻抗高，极易产生感应较高的静电电压，从而击穿MOS管栅极极薄的绝缘层，造成器件的永久损坏。为避免静电损坏，应注意以下几点：CMOS电路的正确使用

（1）所有与CMOS电路直接接触的工具、仪表等必须可靠接地。（2）存储和运输CMOS电路，最好采用金属屏蔽层做包装材料。2．多余的输入端不能悬空。输入端悬空极易产生感应较高的静电电压，造成器件的永久损坏。对多余的输入端，可以按功能要求接电源或接地，或者与其它输入端并联使用。3．输入电路需过流保护CMOS电路与TTL电路比较：（1）CMOS电路的工作速度比TT