沈连峰第章集成逻辑门电路讲课文档

沈连峰第章集成逻辑门电路第一页，共98页。电子技术

电子技术课程教材的情况大体与器件的发展相似70年前是全电子管教材，课程称为《工业电子学》；70—80年主要是分立晶体管加上少量的电子管教材，课程称为《晶体管电路》；81—90年全分立元件加部分集成电路教材，课程称为《电子技术基础》；90年后主要是集成电路为主教材，课程称为《集成电子技术》；集成电路(IC)：把电路中的所有元件，元件间的连线都集成在一块非常小的芯片上，已分不清元件和电路之间的区别，一块集成电路本身就是一个完善的电子系统。整块集成电路可以看成一个器件，在使用时只要熟悉其功能，电路的外特性，无须知道内部电路的详细工作过程就可以进行应用。第二页，共98页。第二章集成逻辑门电路P24在第一章中我们介绍了几种逻辑运算，本章将研究逻辑门的内部电路。小规模集成电路(SSI),<100个元件/mm2；Smallscaleintegrated中规模集成电路(MSI),100---1000个元件/mm2；Middlescalintegrated大规模集成电路(LSI),1000---100000个元件/mm2；Largescaleintegrated超大规模集成电路(VLSI),>100000个元件/mm2；VeryLargescaleintegrated数字电路全为集成电路(IC).按集成度分类:第三页，共98页。第二章集成逻辑门电路P24双极型数字集成电路[如:TTL,ECL,I2L等].单极型数字集成电路[如:CMOS,NMOS,PMOS等].数字电路全为集成电路(IC).按集成工艺分类:cbedgBs(Diode)双极型器件(“BJT”)BipolarJunctionTransistorFieldEffectTransistorMetal-Oxide-Semiconductor第四页，共98页。第二章集成逻辑门电路P24DTLHTLTTLOCTTL三态TTL(“TSL”)ECLMOS门I2LCCD数字电路全为集成电路(IC).cbedgBsCT1000----SN54/74通用系列CT2000----SN54H/74H高速系列CT3000----SN54S/74S肖特基系列[甚高速系列]CT4000----SN54LS/74LS低功耗肖特基系列改良系列----SN54AS/74AS

SN54ALS/74ALS

T000-------中速T000高速T000PMOS系列NMOS系列----HMOS系列CMOS系列----CD4000系列

54HC/74HC高速CMOS系列54AHC/74AHC54HCT/74HCTBi--CMOS系列54AHCT/74AHCT可细分为几大类:原因:器件的工作速度与功耗是一对矛盾.与TTL兼容的高速CMOS——HCT系列(Diode)第五页，共98页。第二章集成逻辑门电路P24DTLHTLTTLOCTTL三态TTL(“TSL”)ECLMOS门I2LCCD数字电路全为集成电路(IC).cbedgBs可细分为几大类:数字信号采用0、1两个符号表示。稳态下的半导体管子工作于饱和导通（“开”）和截止（“关”）状态。高电平——截止——1低电平——饱和——0数电中半导体器件[二极管、三极管、场效应管]的工作方式:

电子开关.(Diode)第六页，共98页。第二章集成逻辑门电路P24DTLHTLTTLOCTTL三态TTL(“TSL”)ECLMOS门I2LCCD数字电路全为集成电路(IC).cbedgBs可细分为几大类:数字信号采用0、1两个符号表示。稳态下的半导体管子工作于饱和导通（“开”）和截止（“关”）状态。高电平——截止——1低电平——饱和——0数电中半导体器件[二极管、三极管、场效应管]的工作方式:

电子开关.(Diode)第七页，共98页。第二章集成逻辑门电路P24DTLHTLTTLOCTTL三态TTL(“TSL”)ECLMOS门I2LCCD数字电路全为集成电路(IC).cbedgBs可细分为几大类:数字信号采用0、1两个符号表示。稳态下的半导体管子工作于饱和导通（“开”）和截止（“关”）状态。高电平——截止——1低电平——饱和——0数电中半导体器件[二极管、三极管、场效应管]的工作方式:

电子开关.

0V5.0V(Diode)第八页，共98页。第二章集成逻辑门电路DTLHTLTTLOCTTL三态TTL(“TSL”)ECLMOS门I2LCCDcbedgBs集成TTL门电路是Transistor—Transistor—Logic的缩写，是指电路由晶体管—晶体管组成的逻辑门电路。2.2TTL门2.2.1TTL与非门P33一、电路组成58

(Diode)第九页，共98页。第二章集成逻辑门电路DTLHTLTTLOCTTL三态TTL(“TSL”)ECLMOS门I2LCCDcbedgBs2.2TTL门2.2.1TTL与非门P33一、电路组成VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470集成TTL门电路是Transistor—Transistor—Logic的缩写，是指电路由晶体管—晶体管组成的逻辑门电路。(Diode)第十页，共98页。第二章集成逻辑门电路cbedgBs2.2TTL门2.2.1TTL与非门P33一、电路组成VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470输入级输出级中间级电路可看成由三部分组成：等效电路1）输入级：由多发射极管T1和R1组成，实现与功能。(Diode)第十一页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P33一、电路组成VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470输入级输出级中间级电路可看成由三部分组成：等效电路1）输入级：由多发射极管T1和R1组成，实现与功能。多集电极管[PNP管]:多发射极管[NPN管]:第十二页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P33一、电路组成VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)4703)输出级：由T3、T4、T5、R4、R5组成.T3、T4组成复合管(达林顿管),作为由输出管T5组成的反相器的有源负载，输出阻抗低，能提高带负载能力和开关速度。图腾柱输出电路.推挽(拉,灌)工作方式.输入级输出级中间级电路可看成由三部分组成：等效电路1）输入级：由多发射极管T1和R1组成，实现与功能。2）中间级：由T2、R2、R3组成.T2的集电极和发射极输出二个相位相反的信号[倒相器,分相器,裂相器].第十三页，共98页。△复合管复合管是将两只或以上的三极管按一定方式相连，等效为性能更好的三极管。又称达林顿管。NPN＋NPNNPN＋PNPPNP＋PNPPNP＋NPN第十四页，共98页。△复合管NPN＋NPNNPN＋PNPPNP＋PNPPNP＋NPN复合管是将两只或以上的三极管按一定方式相连，等效为性能更好的三极管。又称达林顿管。复合管连接原则:连接后各管内电流能顺利流通，且具有电流放大作用。复合管特点：等效三极管类型取决于前置管类型等效三极管的β是β1、β2的乘积:β≈β1β2同样输出电流时，等效三极管的输入电流可大大减小T1管的C—E连接到T2管的C—B上。第十五页，共98页。△复合管复合管是将两只或以上的三极管按一定方式相连，等效为性能更好的三极管。又称达林顿管。NPN＋NPNNPN＋PNPPNP＋PNPPNP＋NPN穿透电流ICEO=(1＋

)ICBOR1R1R1R1第十六页，共98页。△复合管复合管是将两只或以上的三极管按一定方式相连，等效为性能更好的三极管。又称达林顿管。NPN＋NPNPNP＋NPN第十七页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P33一、电路组成VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)4703)输出级：由T3、T4、T5、R4、R5组成.T3、T4组成复合管(达林顿管),作为由输出管T5组成的反相器的有源负载，输出阻抗低，能提高带负载能力和开关速度。图腾柱输出电路.推挽(拉,灌)工作方式.输入级输出级中间级电路可看成由三部分组成：等效电路1）输入级：由多发射极管T1和R1组成，实现与功能。2）中间级：由T2、R2、R3组成.T2的集电极和发射极输出二个相位相反的信号[倒相器,分相器,裂相器].第十八页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P33一、电路组成VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470输入级输出级中间级二、工作原理分析:&ABZABZ001011101110VIL=0.3V=“0”VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”第十九页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P33一、电路组成VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470输入级输出级中间级二、工作原理分析:&ABZABZ001011101110VIL=0.3V=“0”VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”IIL0.3VVCES1

0.1VVC1VC2VB1IB5IB3·1.0V·0.4VIB11.5mA0mA0V0mA截止导通

0uA5.0V4.3V1.1mA2.6mA第二十页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P33一、电路组成VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470输入级输出级中间级二、工作原理分析:&ABZABZ001011101110VIL=0.3V=“0”VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”IIH3.6VVCES2

0.3VVC1VC2VB1IB5IB3·2.1V箝位·1.4VIB11mA1mA0.7V4.8mA截止→深饱和导通

0uA1.0V0.3V75uA6.375mA→截止T1倒置工作状态

0uA1.5mA5.3mA第二十一页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P33一、电路组成VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470输入级输出级中间级二、工作原理分析:&ABZABZ001011101110VIL=0.3V=“0”VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”IIH3.6VVCES2

0.3VVC1VC2VB1IB5IB3·2.1V箝位·IB11mA4.8mA截止→深饱和导通

0uA1.0V0.3V75uA6.375mA→截止

0uA1.5mA5.3mA0mA6.3mA0mA4.8mA1mA1.4V0.7V第二十二页，共98页。vI(V)vO(V)0.43.62.42.0040.30.31.31.351.41.452.43.60.7第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P33VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIL=0.3V=“0”VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止2.2.3主要特性和参数一、电压传输特性···&ABZ2.1V箝位1.4V0.7V第二十三页，共98页。vI(V)vO(V)0.43.62.42.0040.30.31.31.351.41.452.43.60.7第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P33VIL=0.3V=“0”VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”最小输出高电平VOHmin-----关门电平VOFF[输入低电平最大值VILmax]2.2.3主要特性和参数一、电压传输特性···VONVOLmax=几个参数：VOHVOHmin=

VOL中点VOFF最大输出低电平VOLmax-----开门电平VON[输入高电平最小值VIHmin]VILVIH输出电压中点-----阈值电平VT[门槛电平]VTtriggeredthreshold第二十四页，共98页。vI(V)vO(V)0.43.62.42.0040.30.31.31.351.41.452.43.60.7第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P33最小输出高电平VOHmin-----关门电平VOFF[输入低电平最大值VILmax]2.2.3主要特性和参数一、电压传输特性···VONVOLmax=几个参数：VOHVOHmin=

VOL中点VOFF最大输出低电平VOLmax-----开门电平VON[输入高电平最小值VIHmin]VILVIH输出电压中点-----阈值电平VT[门槛电平]VTVNH=VOHmin–VIHmin

=VOHmin–VON

=2.4–1.45=0.95V噪声容限输入低电平噪声容限VNL输入高电平噪声容限VNHVNL=VILmax–VOLmax

=VOFF–VOLmax=1.35–0.4=0.95V分triggeredthreshold第二十五页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数一、电压传输特性1、灌电流负载(低电平输出特性)二、输出端的负载特性VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止&ABZ

&驱动门负载门驱动能力2、拉电流负载(高电平输出特性)IILIIH

&

&

&12NVOLIOLIILIILIIL第二十六页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数一、电压传输特性二、输出端的负载特性VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止

&驱动门负载门IILIIH

&

&

&12NVOLIOLIILIILIILT5的ICM[约16mA]VOLmax的限制IIL—输入低电平电流[约1.5mA]输入短路电流.IOLmax—输出为VOLmax时的灌电流值低电平输出特性10200.40IOL(mA)VOL(V)VOLmaxIOLmax1、灌电流负载(低电平输出特性)2、拉电流负载(高电平输出特性)第二十七页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数一、电压传输特性二、输出端的负载特性VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止

&驱动门负载门IILIIH

&

&

&12NVOLIOLIILIILIILNOL——输出低电平时的扇出系数1、灌电流负载(低电平输出特性)2、拉电流负载(高电平输出特性)扇出系数:一种门能驱动同一类型门电路的个数称扇出系数第二十八页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数一、电压传输特性1、灌电流负载(低电平输出特性)二、输出端的负载特性VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止

&驱动门负载门2、拉电流负载(高电平输出特性)IILIIH

&

&

&12NVOHIOHIIHIIHIIH第二十九页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数一、电压传输特性二、输出端的负载特性VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止

&驱动门负载门IILIIH

&

&

&12NVOHIOHIIHIIHIIHT4的ICM[约400uA]VOHmin的限制IIH—输入高电平电流[约0+uA]输入交叉漏电流,输入反向漏电流IOHmax—输出为VOHmin时的拉电流值1、灌电流负载(低电平输出特性)2、拉电流负载(高电平输出特性)高电平输出特性1013.6IOH(mA)VOH(V)VOHminIOHmax2.4第三十页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数一、电压传输特性二、输出端的负载特性VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止

&驱动门负载门IILIIH

&

&

&12NVOHIOHIIHIIHIIH1、灌电流负载(低电平输出特性)2、拉电流负载(高电平输出特性)扇出系数:一种门能驱动同一类型门电路的个数称扇出系数NOH—--输出高电平时的扇出系数NOL——输出低电平时的扇出系数第三十一页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数一、电压传输特性二、输出端的负载特性VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止IILIIH三、输入端的负载特性开门电阻RON，一般RON>2k

关门电阻ROFFRI（k）vI（V）1.41.012“悬空”—对TTL门电路，输入端悬空相当于高电平（“1”），但易引入干扰。VCCT1T2R3R1RIvI第三十二页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数一、电压传输特性二、输出端的负载特性VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止IILIIH三、输入端的负载特性四、平均传输延迟时间tpdvIvOtt第三十三页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗饱和TTL与非门（STTL系列）P33原因:器件的工作速度与功耗是一对矛盾.第三十四页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗饱和TTL与非门（STTL系列）P33（1）肖特基三极管—抗饱和三极管，提高三极管的开关速度。（2）有源泄放电路—目的还是提高开关速度(T5)。（3）图腾柱输出电路（4）输入增加了保护二极管（提高可靠性).第三十五页，共98页。结构电路符号第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数2.2.2抗饱和TTL与非门（STTL系列）P33（1）肖特基三极管—抗饱和三极管，提高三极管的开关速度。（2）有源泄放电路—目的还是提高开关速度(T5)。（3）图腾柱输出电路（4）输入增加了保护二极管（提高可靠性).肖特基二极管（SBD）的导通电压只有0.35V--0.4V，没有电荷存储效应，开关时间很短。肖特基三极管可以有效地限制管子的饱和深度，大大缩短开关时间。三极管未饱和时，Jc反偏，SBD截止，对电路没影响；当三极管进入饱和时，Jc正偏，SBD导通，使集电结正向偏压被箝位在<0.4V，从而限制了管子的饱和深度(VCES>0.30V)，同时又使三极管基极电流减小。0V0.7V0.3—0.35V第三十六页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗饱和TTL与非门（STTL系列）P33（1）肖特基三极管—抗饱和三极管，提高三极管的开关速度。（2）有源泄放电路—目的还是提高开关速度(T5)。（3）图腾柱输出电路（4）输入增加了保护二极管（提高可靠性).0mA6.3mA0mA4.8mA0mA6.3mA3.9mA4.8mAVCES2

0.1V2.4mA0.0mA1.5mA0.7V第三十七页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗饱和TTL与非门（STTL系列）P33（1）肖特基三极管—抗饱和三极管，提高三极管的开关速度。（2）有源泄放电路—目的还是提高开关速度(T5)。（3）图腾柱输出电路（4）输入增加了保护二极管（提高可靠性).第三十八页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗饱和TTL与非门（STTL系列）P33TTL或非门第三十九页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗饱和TTL与非门（STTL系列）P332.2.4TTL集电极开路与非门(OCTTL)和TTL三态输出与非门(“TSL”,3S门)P34国标符号第四十页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗饱和TTL与非门（STTL系列）P332.2.4TTL集电极开路与非门(OCTTL)和TTL三态输出与非门(“TSL”,3S门)P341“线与”功能电平转换器驱动器上拉电阻RP的选择：接上拉电阻第四十一页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗饱和TTL与非门（STTL系列）P332.2.4TTL集电极开路与非门(OCTTL)和TTL三态输出与非门(“TSL”,3S门)P34线与连接AB&CD&+V’CCRLZZ1Z2“线或”–--“集电极点乘”—与或非功能Z1Z2

Z000010100111“线与”功能电平转换器驱动器第四十二页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗饱和TTL与非门（STTL系列）P332.2.4TTL集电极开路与非门(OCTTL)和TTL三态输出与非门(“TSL”,3S门)P34线与连接AB&CD&+V’CCRLZZ1Z2RLmin<RL<RLmaxRL=1—5k

“线与”功能电平转换器驱动器第四十三页，共98页。外接电阻RL的计算：1、根据输出高电平的最小值UOHmin计算RLmax。n个OC门接成线与，负载是m个TTL与非门的输入端。VCCn1111&&RLIRLIOHIIHUOHTTL“0”“0”“0”mRLmax的计算IOH——每个OC门输出高电平时的漏电流IIH——负载门每个输入端的高电平输入电流第四十四页，共98页。2、根据输出低电平最大值UOLmax计算RLmin。n个OC门接成线与，负载是m个TTL与非门。当OC门中只有一个导通时，全部负载电流都流入导通的那个OC门。RLmin的计算n1111&&RLIRLIOLIILUOLTTL“1”“0”“0”VCCmIOL——一个OC门输出低电平时允许的最大灌电流IIL——每个负载门的输入低电平电流。RLmin<RL<RLmax第四十五页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗饱和TTL与非门（STTL系列）P332.2.4TTL集电极开路与非门(OCTTL)和TTL三态输出与非门(“TSL”,3S门)P34线与连接AB&CD&+V’CCRLZZ1Z2RLmin<RL<RLmaxRL=1—5k

“线与”功能电平转换器驱动器第四十六页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗饱和TTL与非门（STTL系列）P332.2.4TTL集电极开路与非门(OCTTL)和TTL三态输出与非门(“TSL”,3S门)P34AB&CD&ZZ1Z2普通与非门输出端不允许直接并联:可能使输出Z既非高电平又非低电平，产生逻辑混乱，并可能烧坏门电路。“线与”功能电平转换器驱动器第四十七页，共98页。Z两个TTL与非门输出端直接连接T4T3R4R2R4T4T5T5截止截止饱和导通Z1Z2IVCC门1门2第四十八页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗饱和TTL与非门（STTL系列）P332.2.4TTL集电极开路与非门(OCTTL)和TTL三态输出与非门(“TSL”,3S门)P34AB&CD&ZZ1Z2“线与”功能电平转换器驱动器普通与非门输出端不允许直接并联:可能使输出Z既非高电平又非低电平，产生逻辑混乱，并可能烧坏门电路。第四十九页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗饱和TTL与非门（STTL系列）P33使能端数据A输出L00101010高阻态11(禁止态)使能端、控制端、功能端、选通端、片选端、禁止端。···2.2.4TTL集电极开路与非门(OCTTL)和TTL三态输出与非门(“TSL”,3S门)P34第五十页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗饱和TTL与非门（STTL系列）P33使能端数据A输出L00101010高阻态11(禁止态)三态门的应用2.2.4TTL集电极开路与非门(OCTTL)和TTL三态输出与非门(“TSL”,3S门)P34选通信号输入口I7I6I4I3I2I1I0I5D0D7数据总线1EN1EN1EN1EN1EN1EN1EN1EN第五十一页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗饱和TTL与非门（STTL系列）P33使能端VCC(5V)ENR1R2T1T2T3T5R5R3ABZT6R4T4RD12.2.4TTL集电极开路与非门(OCTTL)和TTL三态输出与非门(“TSL”,3S门)P34AB&ENZENZ01AB高阻态(禁止态)第五十二页，共98页。第二章集成逻辑门电路2.2TTL门2.2.1TTL与非门P332.2.3主要特性和参数VIL=0.3V=“0”VCC(+5V)R1R2T1T2T3T5R5R3ABZR4T42.8k760584k(vI)(vO)470VIH=3.6V=“1”VOH

3.6V=“1”VOL

0.3V=“0”VC1VC2VB1IB5IB3··IB1截止→深饱和导通

0uA→截止IILIIH2.2.2抗饱和TTL与非门（STTL系列）P33使能端VCC(5V)ENR1R2T1T2T3T5R5R3ABZT6R4T4RD12.2.4TTL集电极开路与非门(OCTTL)和TTL三态输出与非门(“TSL”,3S门)P34AB&ENZ第五十三页，共98页。第二章集成逻辑门电路DTLHTLTTLOCTTL三态TTL(“TSL”)ECLMOS门I2LCCD数字电路全为集成电路(IC).cbedgBsCT1000----SN54/74通用系列CT2000----SN54H/74H高速系列CT3000----SN54S/74S肖特基系列[甚高速系列]CT4000----SN54LS/74LS低功耗肖特基系列改良系列----SN54AS/74AS

SN54ALS/74ALS

T000-------中速T000高速T000PMOS系列NMOS系列----HMOS系列CMOS系列----CD4000系列

54HC/74HC高速CMOS系列54AHC/74AHC54HCT/74HCTBi--CMOS系列54AHCT/74AHCT可细分为几大类:原因:器件的工作速度与功耗是一对矛盾.与TTL兼容的高速CMOS——HCT系列(Diode)第五十四页，共98页。2.4MOS门P36第二章集成逻辑门电路2.4.1NMOS反相器和门电路一、NMOS反相器分析:1AZAZ=A0110输入输出VA（V）VL（V）0V5V5V0VL=VIL=“0”=？H=VIH=“1”=？H=VOH=“1”=？L=VOL=“0”=？R1R2AZVCC(5V)RCcbedgBs=+5V<0.7V

+5V

0.3V第五十五页，共98页。2.4MOS门P36第二章集成逻辑门电路2.4.1NMOS反相器和门电路一、NMOS反相器分析:1AZAZ=A0110L=VIL=“0”=？H=VIH=“1”=？H=VOH=“1”=？L=VOL=“0”=？cbedgBs+VDDT1vO(Z)vI(A)电阻负载NMOS反相器Rd=+VDD

<开启电压VGS(th)(或VT)threshold

iD

第五十六页，共98页。2.4MOS门P36第二章集成逻辑门电路2.4.1NMOS反相器和门电路一、NMOS反相器分析:1AZAZ=A0110L=VIL=“0”=？H=VIH=“1”=？H=VOH=“1”=？L=VOL=“0”=？cbedgBs+VDDT1vO(Z)vI(A)电阻负载NMOS反相器Rd=+VDD

<开启电压VGS(th)(或VT)thresholdRLCL

iD

[Rd

]

第五十七页，共98页。FET分:1.IGFET————1.NMOS——①增强型(6种管子)(又称“MOSFET”)②耗尽型2.PMOS——①增强型②耗尽型2.JFET—————1.N沟道

2.P沟道dgBsdgBsdgBsdgBsdgsdgss：Source源极d：Drain漏极g：Gate栅极B：Base衬底Metal-Oxide-SemiconductorFieldEffectTransistorInsultedGateTypeJunctionType第五十八页，共98页。

ID(mA)UDS=10V420UGS(th)246UGS(V)

ID(mA)UDS=UGS－UGS(th)

46V3可变电阻区恒流区5V2UGS=4V13VUGS(th)=2V0410截止区20UDS(V)一、NMOS单位mS（S—西门子）①输出特性曲线ID=f(UDS)|UGS=C.②转移特性曲线ID=f(UGS)|UDS=C.(“漏极特性曲线”)（非饱和区）(放大区、饱和区、线性区)(夹断区?)dgBs3.伏安特性曲线(定量分析)threshold第五十九页，共98页。2.4MOS门P36第二章集成逻辑门电路2.4.1NMOS反相器和门电路一、NMOS反相器分析:1AZAZ=A0110L=VIL=“0”=？H=VIH=“1”=？H=VOH=“1”=？L=VOL=“0”=？cbedgBs+VDDT1vO(Z)vI(A)电阻负载NMOS反相器Rd=+VDD

<开启电压VGS(th)(或VT)thresholdRLCL

iD

[Rd

]

第六十页，共98页。2.4MOS门P36第二章集成逻辑门电路2.4.1NMOS反相器和门电路一、NMOS反相器分析:1AZAZ=A0110L=VIL=“0”=？H=VIH=“1”=？H=VOH=“1”=？L=VOL=“0”=？T1vO(Z)vI(A)饱和型负载NMOS反相器=+VDD

<开启电压VGS(th)(或VT)thresholdRLCL

iD

+VDDT2负载管驱动管·∵T2的VGS2=VDS2,即有VDS2>VGS2－VT2

∴T2工作在饱和区，称饱和型负载反相器。第六十一页，共98页。2.4MOS门P36第二章集成逻辑门电路2.4.1NMOS反相器和门电路一、NMOS反相器分析:1AZAZ=A0110L=VIL=“0”=？H=VIH=“1”=？H=VOH=“1”=？L=VOL=“0”=？T1vO(Z)vI(A)饱和型负载NMOS反相器=+VDD

<开启电压VGS(th)(或VT)thresholdRLCL

iD

+VDDT2此电路又称有比型电路。负载管驱动管·∵T2的VGS2=VDS2,即有VDS2>VGS2－VT2

∴T2工作在饱和区，称饱和型负载反相器。第六十二页，共98页。2.4MOS门P36第二章集成逻辑门电路2.4.1NMOS反相器和门电路一、NMOS反相器分析:1AZAZ=A0110L=VIL=“0”=？H=VIH=“1”=？H=VOH=“1”=？L=VOL=“0”=？T1vO(Z)vI(A)非饱和型负载NMOS反相器=+VDD

<开启电压VGS(th)(或VT)thresholdRLCL

iD

+VDDT2此电路又称有比型电路。负载管驱动管·+VGG第六十三页，共98页。2.4MOS门P36第二章集成逻辑门电路2.4.1NMOS反相器和门电路一、NMOS反相器分析:1AZAZ=A0110L=VIL=“0”=？H=VIH=“1”=？H=VOH=“1”=？L=VOL=“0”=？T1vO(Z)vI(A)非饱和型负载NMOS反相器=+VDD

<开启电压VGS(th)(或VT)thresholdRLCL

iD

+VDDT2此电路又称有比型电路。负载管驱动管·∵有VGG－VDD>VT2

∴T2工作在非饱和区，称非饱和型负载反相器。+VGG第六十四页，共98页。2.4MOS门P36第二章集成逻辑门电路2.4.1NMOS反相器和门电路一、NMOS反相器二、NMOS或非门和与非门＋VDDBTLT1T2ZNMOS或非门A负载管驱动管并联AB>1ZABZ001010100110&ABZABZ00101110111