逻辑门电路课件

1、第三章逻辑门、内容的概要、TTL、Transistor-Transistor Logic、CMOS、互补金属氧化物- semiconductor、共用门型、根据功能的特征、互补对称单极性MOS 电路构成不同：内容的概要，双极集成逻辑门，MOS集成逻辑门，器件类型别，集成度别，SSI:100个等效门，MSI:103个等效门，LSI :104个以上的等效门，本章内容：集成TTL、ECL I2L、HTL、PMOS NMOS CMOS、TTL集成电路的封装，内部逻辑结构(74LS00 )，我国的集成电路形式命名法，TTL74系列数字集成电路形式的结构和符号的意义，CT 74 LS 00 P， (1)

2、(2) (3) (4) (5)封装形式p :塑料双列直插式封装的种类： 42输入和非栅极器件系列：低功耗肖特基74TTL电路系列产品系列制造商CT :国产TTL电路，CT74LS00P ，例：封装形式j :陶瓷双列直插式封装的种类： 4位并行移位寄存器的设备系列：肖特基74TTL电路系列产品系列74系列的制造商SN :美国TEXAS公司制，SN 74 S 195 J， (1) (2) (3) (4) (5) SN74S195J是采用美国TEXAS公司制造的陶瓷双列直插式封装的4位并行移位寄存器，4000系列CMOS器件的型号的结构和符号的意义、CMOS和TTL门的比较、CMOS门的TTL门的各

3、系列的性能比较，高电平和低电平的意义，在数字电路中，高电平和低电平是一定范围的电压值，高电平信号是多少信号？低电平信号是多少信号？非门(反相器)的电路模型，简单I TTL逆变器电路模型、逆变器逻辑符号、由基本and、or、非逻辑构成的其他类型的逻辑门，其逻辑符号有国际标准和国标两种，and、nor等效模型、门结构和使用、门输入级、TTTL门结构一般有输入级、中间级和输出级输入级是单或多发射器晶体管，起到逻辑电平转换的作用。 TTL门的中间级是输入/输出级电平的切换，集电极开放门，推挽输出，推挽三状态输出，输出级是驱动负载的键，输出极的形式：TTTL和非门电路结构：TTTL和非门工作原理：输入端

4、至少一个(设置a侧)是低电平的( (5-0.7-0.7)V=3.6V，UB1=1V，因此T2、T5关闭，UC2Ucc=5V。 T4 :动作为放大状态，5V，电路输出高电平：输入端子全部导通高电平：3.6V，2.1V，0.3V，t 1: ub1=UBC 1u be2 ube5=0.7v3=2.1v，电路输出低电平： UOL=0.3V，3.6V，t T2:功为饱和状态，T4:UC2=UCES2 UBE5 1V、T4关闭。 T5 :深饱和状态，TTL和非栅极的工作原理，输入端都是高电平，输出是低电平。 输入端至少连接一个低电平时，输出为高电平。 在电路输出和输入之间满足非逻辑关系：TTL和非栅极工作

5、原理，T1 :反相放大状态T2 :饱和状态T4 :截止状态T5 :深度饱和状态，T1 :深度饱和状态T2 :截止状态T4 :放大状态T5 :截止状态，TTL和非栅极工作速度， 一个问题是，非栅极内部晶体管工作在饱和状态下影响电路开关速度，两个问题是在非栅极输出端子连接电容性负载时影响工作速度。 对策：1.采用多发射器晶体管T1，加速T2管从饱和状态的脱离。 2. T4和T5同时导通，T5管从饱和状态的脱离加速。3 .降低与门的输出电阻，减少对负载电容的充电时间。 TTL和非门的外特性和主要参数，外特性：电路出现在外部的各种特性。 掌握器件的外部特性及其主要参数是用户正确使用、维护和设计电路的重

6、要依据。 介绍手册中常见的特性曲线及其主要参数。 TTL和非栅极的外部特性和主要参数，TTL和非栅极输入电压UI和输出电压UO的关系曲线，即UO=f(UI )。 切断领域： UI0.6V，Ub11.3V时，T2，T5切断，输出高电平UOH=3.6V。 线性区域：当ui1.3v、0.7VU b21.4V时，T2保持接通，T5保持关闭，UC2随着Ub2的上升而下降，通过T4拱板使UO下降。 转换区： UI1.3V时，输入电压略微上升，输出电压急剧下降，T2、T4、T5都处于放大状态。 饱和区域： UI持续上升，T1变为反转工作状态Ub1=2.1V时，T2、T5饱和，T4截止，输出低电平UOL=0.

7、3V，UO随着UI的增大不变化。 TTL和not门的外部特性和主要参数，1 .与输出高电平UOH和输出低电平UOL : AB段对应的输出电压是UOH。 与DE段对应的输出电压为UOL。 一般要求UOH3V、UOL0.4V。 3 .开门电平UON :开门电平UON也称为输入高电平电压UIH，表示在输出电平UO=0.3V时可输入高电平的最小值。 UON的标准值为1.4V，一般产品要求UON1.8V。 4 .关门电平UOFF :关门电平UOFF也称为输入低电平电压uiu，是指在确保输出电压为额定高电平UOH的90%时允许输入的低电平的最大值。 一般产品要求关闭0.8v。 2 .与阈值电压UTH: C

8、D段的中点对应的输入电压也称为阈值电压UTH，也称为阈值电压。 UTH=1.31.4V。 低电平噪声容限U NL :高电平噪声容限U NH :TTL和非栅极的外特性和主要参数，噪声容限表示栅极的抗噪声性的参数。 输入电流和输入电压的关系曲线，即II=f(UI )。 1 .输入短路电流IIS (输入低电平电流IIL )，UIL=0V时从输入端子流过的电流。 2 .输入漏电流IIH (输入高电平电流)是指一个输入端子为高电平，剩馀的输入端子为低电平，流过该输入端子的电流，约10A左右。 关于TTL和not栅极的外部特性和主要参数，假设输入电流II流过T1发射器时的方向为正，相反为负。 前段的驱动门

9、接通时，IIS流入前段的门，被称为冲击电流负载。 前段的驱动栅极断开时，IIH从前段的栅极流出，被称为拉电流负载。 TTL和非门的外特性和主要参数，UI在一定范围内随着Ri的增加而上升，形成Ui=f(Ri )变化曲线，称为输入负荷特性。 请选择RitPHL、tpd越小，电路的开关速度越高。 一般的tpd=10ns40ns。 其他类型的TTL门、开路集电极门(OC门)的三状态输出逻辑门(TSL门) nor门、nor门和排他门、开路集电极门(OC门)、1，0、两个TTL和非栅极输出端子直接并联连接，栅极栅极1输出高电平，T4导通，T5截止。 栅极2输出低电平，T5导通。 1 .提高门2的输出低电平

10、2 .消耗功率过大时，门电路破损。 注：通常的TTL输出端不能直接并行使用。 UCC门1的R5、T4门2的T5 产生大的电流。 另外，在输入端子全部为高电平时，T2、T5导通，输出f为低电平，在输入端子之一为低电平的情况下，T2、T5截止，输出f高电平接近电源电压UC。 PS门的安装和非逻辑功能。 开路集电极门(OC门)、输出低电平0.3V高电平UC(530V )、逻辑符号：负载电阻RL的选择，开路集电极门(OC门)需要逻辑、等效逻辑符号，OC门需要外置电阻，因此电源UCC选择5V30V OC门作为TTL电路，可以连接其他不同类型、不同电平的逻辑电路。 在、开路集电极栅极(OC栅极)、UDD=

11、UCC的情况下，一般TTL栅极可直接驱动CMOS栅极，如CMOS电源电压UDD=5V。 另外，TTL电路驱动CMOS电路，在UDDUCC的情况下，选择CMOS的UDD=5V18V，特别是在UDDUCC的情况下，可以选择TTL的OC栅极来实现电平变换。 在数字设备中，当通过栅极电路驱动大电流时，例如，通常可以驱动感应器件，并且通过OC栅极驱动大电流。 合理选择UC，使驱动电流小于OC门T5能承受的最大值。 开路集电极门(OC门)，驱动线圈继电器的电路连接，驱动脉冲变压器的电路连接，三状态输出逻辑门(TSL门)，1，0，输出f端处于高电阻状态的情况记为z。 z、TSL栅极输出除了高、低电平状态之外

12、，还称为第三输出状态、高电阻状态、禁止状态、故障状态。非栅极是三状态栅极的状态控制部，六管TTL和非栅极，T6、T7、T9、T10全部断开，增加部、低电平使能、2 .实现双向的数据传输，在E=0的情况下，门1动作，门2被禁止，数据三态输出逻辑门(TSL门)，总线，0，1，第7节逻辑门的接口电路，TTL门驱动CMOS门，系统设计的必要性，从速度，复杂度，功能等方面选择适当的系列芯片，或选择几个系列的在混合有不同逻辑装置的系统中，通常会遇到不同系列的逻辑芯片接口问题。 另外，CMOS栅极驱动TTL栅极、栅极负载的接口电路在两方面都需要考虑接口问题。 1 .驱动栅极向负载栅极提供足够大的冲击电流和拉

13、电流。 驱动栅极和负载栅极电流之间的驱动必须在IOH(max)nIIH(max )、IOL(max)mIIL(max) (n和m是负载电流的个数)2.驱动栅极的输出电压必须在负载栅极所要求的输入电压范围内。 驱动器门和负载门之间的逻辑电平必须满足UOH(min)UIH(min )、UOL(max)UIL(max )。 第7节逻辑门的接口电路，TTL栅极驱动CMOS栅极，TTL采用74LS系列，CMOS采用74HC系列，电源电压相同，为5V。只有一个条件不满足，TTL栅极输出高电平2.7V，CMOS电路的输入高电平要求在3.5V以上。 其次，提高电阻Rx，使TTL栅极的输出上升到电源电压，实现与

14、74HC电路的互换性。 TTL栅极驱动CMOS栅极，CMOS电源UDD比TTL电源UCC高，建议1 :选择具有电平移动功能的CMOS电路，该电路有两个电源输入端子： UCC=5V，UDD=10V时，输入接收TTL电平1.5V/3.5V 情景2 :采用TTL的OC门，将OC门T5管的外部电阻RL直接连接到CMOS电源UDD上。 CMOS栅极驱动TTL栅极，4000系列CMOS电路驱动74系列TTL电路： CMOS栅极的驱动能力不满足TTL栅极的要求。 为了解决这个问题，有几种方法。 4000系列CMOS电路驱动74LS系列TTL电路：驱动1个TTL门时，可以直接连接。 随着驱动栅极的数量增加，必须提高CMOS的驱动能力。 74HC系列、74HCT系列的CMOS电路驱动TTL电路：无论负载门是74系列、74LS系列的哪一个，都可以直接连接，请计算驱动门的数量。 另外，CMOS栅极驱动TTL栅极，选择同相驱动器CC4010，等等，增加CMOS驱动器的一级。 另外，采用漏极开放的CMOS驱动器，例如CC40107。 通过单独元件驱动电路实现CMOS栅极的输出电流的放大，驱动TTL负载栅极。 栅极电路还有其他负载，把LED的工作电流降低到ID，把LED的正向电压降低到UD。 输出高，限流电阻r的选择如下：输出低，限流电阻r的选择如下：本章着