第2章 逻辑门电路.ppt

1、第二章逻辑男同性恋电路，2.1分立器件男同性恋电路2.2 TTL集成逻辑男同性恋2.3 CMOS逻辑男同性恋电路，2.1分立器件男同性恋电路，男同性恋：在数字电路中，是指实现一些基本逻辑关系的电路。 最基本的逻辑男同性恋是and男同性恋或门和not男同性恋。 2.1.1二极管和与男同性恋，图2-1是由二极管构成的与男同性恋。 使二极管的正向电阻为零，反向电阻无限大。 UCC=3 V伏。 电路动作说明： a、b输入信号中的一个为低电平0 V时，如果其对应的二极管导通，则输出f被钳位为低电平0 V，输入信号为高电平3 V的对应的二极管截止。 在仅a、b输入都为高电平3 V时D1、D2都截止，输出f

2、被钳位在高电平3 V。 假设高电平3 V表示“1”，低电平0 V表示“0”。 输入a、b和输出f之间的电压关系如表2-1所示。 由表可知，输出f与输入a、b之间处于逻辑积的关系，其表达式F=AB。图2 -1二极管和与男同性恋及其逻辑符号、表2 -1二极管和与男同性恋的逻辑关系表、f、2.1.2二极管或男同性恋、图2-2是由二极管构成的或男同性恋。 电路动作说明： a、b输入信号中，一个是高电平3 V，输出f被钳位在高电平3 V。 在a、b输入都为低电平0 V时D1、D2都截止，输出f被钳位在低电平0 V。 在与男同性恋电路同样的假定下，图2-2的电路输入a、b和输出f之间的电压关系如表2-2所

3、示。 由表可知，输出f与输入a、b之间有逻辑“或”的关系，其表达式F=A B。图2 -2二极管或男同性恋及其逻辑符号、表2 -2二极管或男同性恋逻辑关系表、f、2.1.3二极管反相器、反相器。 图2-3是由晶体管构成的变频电路。 输入为高电平时输出低电平，输入为低电平时输出高电平。 那么，输入a和输出f之间的电压关系表如表2-3所示，从表中可以看出它们是逆相关系，是其公式。 在实际的应用中，为了在输入为低电平时确保三极管断开，在输入端接通负电压-UEE的情况较多。 图2-4表示图2 -3晶体管反相器及其逻辑符号、表2 -3晶体管反相器逻辑关系表、2.2 TTL集成男同性恋电路、1. TTL集成

4、逻辑反相器的电路构成和工作原理电路。 电路构成：晶体管T1和电阻R1构成的电路的输入级T2和电阻R2、R3构成中间段，从T2的集电极和发射极向云同步输出2个逆转现象相的信号，作为T3和T4的输出级的驱动信号。 T3、d、T4和R4构成云推送拉式输出级。2.2.1 TTL集成逻辑反相器、图2 -4集成逻辑反相器及逻辑符号、动作原理： (1)输入为低电平UIL (0.3 V )时，电路中的各点的电压值T1的发射极导通，因为是UBE1 0.7V，所以T1的ub1v T2、T4都截止， T2基极的反向电流是T1的集电极电流，因为基极值小，所以T1是深饱和，UCE10.1 V，T1的UC1=UIL UC

5、E1=0.3V 0.1V=0.4V。 为了使T2截止，UCC通过R2驱动T3和d，从而使T3和d导通。 UBE3=UD 0.7V，UO=UCC-IB3R2-UBE3-UD。 因为IB3小，所以uou cc-ub e3- ud=5v-0.7 v-0.7 v=3.6v的输出成为高电平，晶体管的动作状态如图2-5所示。 图2 -5的输入为低电平时的动作状态、图2 -6的输入为高电平时的动作状态、(2)输入为高电平UIH (3.6V )时的电路中的各点的电压值T1的男低音中国帆船和T2、T4发射极中国帆船都以正偏置导通，PN结电容导通电压降都为0.7V 由于T1的UC1=1.4V左右，因此T1的发射极

6、结处于反向偏压，男低音结处于正向偏压的反转动作状态。 T2是饱和导电性的，所述饱和导电性的UCE2=0.3V，并且所述UC2=UCE2 UBE4=0.3V 0.7V=1V，使得所述云同步不能驱动T3，D T3和d被阻断，并且T2的发射器被配置成向T4供应一盏茶的基流，使得T4饱和，所述uo=uol=uce 2. TTL集成逻辑逆变器的主要外部特性(1)电压传递特性是输出电压根据输入电压而变化的关系曲线。 如图2-7所示。根据图2-7的TTL集成逻辑反相器电压传输特性、3.6V、电压传输特性曲线，TTL和反相器主要特性残奥计：在截止区域中为高电平UOH=3.6 V、在饱和区域中为低电平UOL=0

7、.3 V的开路电平Uon、闭合电平Uoff 在图2-7中，对应于UiHmin，即Uon=UiHmin。 所谓关门电平Uoff，是在保证输出为额定高电平(3 V )的90%(2.7 V )的条件下，行政许可输入低电平的最高值，一般为Uoff0.8 V。 在图2-7中，对应于UiLmax，即Uoff=UiLmax。 阈值电平Uth是与折叠区域的中点对应的输入电压。 一般的Uth=1.4 V。 在图2-7中与UTH相对应。 在抗干扰能力保证输出保持高电平的条件下，允许的最大正向噪声宽度是该电路的低电平噪声裕度，用UNL表示。 unl=超级用户。 类似地，当输入是高电平UIH时，在保证输出低电平的前提

8、下，输入端子容许的最大负方向干扰作用宽度为电路的高电平噪声裕度，并且用UNH表示，其中UNH=UiH-Uon。 (2)所谓输入特性输入特性，是输入电压和输入电流的关系曲线，Ii=f(UI )。 输入电流Ii以流入输入端为正方向。 输入特性曲线如图2-8所示。 图2 -8的输入特性曲线表示在输入端为低电平UIL时，反相器对信号源为灌电流负载，此时被称为输入低电平电流。 通常，UI=0 V时的电流被称为输入短路电流集成智能。 在输入端为高电平时为UIH的情况下，反相器向信号源表示引流负载，通常被称为输入高电平电流。 (3)输入负载特性在实用上，需要在逆变器输入端子和南非兰特之间加入电阻，多构成图2

9、-9所示的情况。 图2 -9的输入负载特性相当于电阻的输入向该输入端输入低电平，将此时的电阻称为闭门电阻，记为Roff。 如果电阻的输入相当于向输入端子输入高电平，此时的电阻称为开门电阻，记为Ron。 (4)如图2-10所示，输出特性反映了输出电压UO和输出电流IO的关系。 图2 -10的输出特性为，与非门电路为开状态时： T4饱和，负载电流为淋浴电流。 注入电流增加时，如图2图10的OA段所示，T4的饱和度减轻，输出低电平随着注入电流的增加而稍微增加。 输出电阻约为1020。 淋浴电流限制在T4饱和程度。 如图中的AB级所示，在从饱和开始放大T4时，随着注入电流的增大，输出低电平的增加变大。

10、 在正常运行时，不行政许可在AB段上运行。 在与非门电路为断开状态时：此时T4断开，T3、d导通。 此时的负载电流是引出电流。 输出电阻为100左右。 当引入电流增加时，输出的高电平减少。 另外，如图2-11所示，TTL集成逻辑非男同性恋电路由输入级、中间反相级、输出级三个部分构成。2.2.2 TTL集成逻辑与反相器、图2 -11集成逻辑与变频电路与逻辑符号、TTL与反相器的主要区别在于，输入级采用多发射极晶体管，其他与反相器结构形式相同。 1 .多发射极管在图2-12中表示多发射极管的符号和等效电路。 与一般的晶体管大致相同，是多个晶体管的组合，基极和集电极连接在一点上，发射极各自独立。图2

11、 -12多重发射器管的符号和等效电路、2. TTL和变频电路系列的改良为了提高动作速度、降低电功耗，在上述T1000系列之后，相继开发生产了T2000、T3000、T4000三种改良型。 为了提高电路的开关速度并减小延迟时间，T2000系列与非男同性恋的典型电路在电路配置上采取了两种改进措施： 输出级采用达林顿结构，可以进一步减小电路的输出电阻，提高拉电流负载的能力，加快对负载电容的充电速度。 所有电阻的电阻值通常降低了近两倍。如图2-14所示，TTL或非门电路的逻辑功能与与非门电路不同，其输入特性和输出特性与TTL或非门基本相同。 TTL或非门的特征在于，由T1管、T2管和电阻R1构成的电路

12、与由管、管和电阻构成的电路功能完全相同，管和管的输出端并联连接，在逻辑性上构成or的关系。 由于输出级继续是推挽输出电路，所以电路整体实现了非逻辑功能。2.2.3 TTL集成逻辑或非门、图2 -14 TTL集成逻辑或非门电路和逻辑符号、2.2.4集电极开路的TTLandnor男同性恋(OC男同性恋)、具有云推送拉式输出级的and或非门不能直接并联连接输出端，这可能导致输出级晶体管的损坏。 克服方法：集电极开路男同性恋(OC男同性恋)。 OC男同性恋的电路构成和逻辑符号如图2-15所示，输出反相器集电极开路，使用时需要外置集电极负载电阻RL和电源。 另外，图2 -16的OC男同性恋的电路配置和逻

13、辑符号，并且图2 -16的两个OC男同性恋端的并行使用可以使用两个OC逻辑男同性恋端的输出端来连接，从而实现与两个输出端的功能，被称为线路。 图2-16显示了两个OC男同性恋的输出端直接连接的情况。 输出和输入的逻辑关系，线和实际上是和算法。 (Y1、Y2任一个是低电平，y是低电平，Y1、Y2是云同步高电平，y是高电平。 2.2.5三态输出的TTL男同性恋位(TS男同性恋位)和正常TTL男同性恋位的输出分别是逻辑0和逻辑1，两种状态都是低电阻输出。 三态输出TTL男同性恋：高电平(逻辑1 )、低电平(逻辑0 )、高阻抗状态(此时输出端相当于悬空，主要应用于与男低音连接的接口电路)。 三状态输出

14、男同性恋(简称为三状态男同性恋)除了通常的男同性恋栅极电路以外，还追加控制端子和控制电路而构成。 图2 -17表示三状态输出男同性恋的电路和逻辑符号，图2 -17表示三状态输出男同性恋的电路和逻辑符号。 在图(a )的电路： EN=0时，p点为低电位，是发射极管T1的输入信号。 因此，T2和T5关闭。 由于p点的低电位二极管d与云同步导通，因此T2的集电极电位被钳位1 V左右，T4也断开。 此时，输出呈高阻抗状态。 当EN=1时，p点关断，而二极管d关断，这时，电路实现正常和非功能。 在电路中，EN被称为三状态使能端子，EN=0时，呈现高电阻状态的EN=1时，电路实现正常和非功能。 EN在高电

15、平有效。 图(b )的电路：工作原理与图(a )大致相同，唯一的不同是，控制电路的反相器男同性恋端至少1个时=0，电路正常时实现反相器功能。=1是高电阻状态。 在低电平有效。 第八课end、第七课ch1练习题课、2.3 CMOS逻辑男同性恋、CMOS去老虎钳是由一个PMOS管理和一个NMOS管理构成的互补去老虎钳，也称作互补逻辑男同性恋。 1 .电路形式是一个p沟道增强型MOS管和一个n沟道增强型MOS管串联连接而成。 通常设p沟道管为负载管，n沟道MOS管为输入管。 2.3.1 CMOS反相器、图2 -18 CMOS反相器、电路图2-18所示。 PMOS管的基板和源极与电源UDD连接，NMO

16、S管的基板和源极接地。 作为变频器的输入端子，2根管道的栅极连接的漏极串联连接，成为输出端子。 这些个的导通电压UthP0通常要求大于UDD|UthP| UthN，即电源电压，以保证电路正常工作。 2 .操作原理UthP=2 V、UthN=2V和UDD=5 V。 当输入UI=0 V (低电平)时，输入NMOS管的UGSN=UI=0 V|UthP|，因此负载管导通，等效地小的导通电阻约为103左右，因此输出电压UO=UDD=5 V。 在输入UI=5 V (高电平)时，由于输入NMOS管理的UGSN=UI=5 V UthN所以导通，在云同步上由于PMOS负载管理的UGSP=UI UDD=5V5V=

17、0V所以|ugsp|。 从上述分析可知，图2图18所示的电路具有反转作用，即作为反相器的功能。 CMOS反相器在工作中两管交替导通，静态电流只有纳米级是CMOS反相器的重要特征。3 .传输特性CMOS反相器的电压传输特性： UO=f(UI )，电压传输特性曲线在图2-19中示出。 从这里可以看出，CMOS反相器的阈值电平UTH几乎等于1/2UDD，从而获得最大的输入端子噪声裕度UNH=UNL=1/2UDD。 图2 -19电压传输特性，4. CMOS反相器的特征静态电功耗极低，数十纳米抗干扰能力强，电源利用率高，输入阻抗高，负载能力强。 CMOS汽车变速器男同性恋由p沟道和n沟道增强型MOS管理

18、的并行互补构成。 如图2-20所示。 p沟道的源极和n沟道的漏极连接，成为投入产出端子。 p沟道管的漏极与n沟道管的源极连接，成为输出输入端。 两个男同性恋端被提供有一对控制信号c和控制端。 这是因为MOS解老虎钳的源极和漏极这2个扩散区域是对称的。 所以信号可以双向传输。 2.3.2 CMOS汽车变速器男同性恋(双向开关)、图2 -20 CMOS汽车变速器男同性恋端及其逻辑男同性恋端，在控制信号C=0时，TN、TP两者的MOS管都断开。 由于输出和输入之间显示高阻抗，所以汽车变速器男同性恋被关闭。 在控制信号C=UDD、=0 V时，如果0UIUDDUthN，则TN管导通。 如果|UthP|UI UDD，则TP导通。 当UI在0 V和UDD之间变化时，总是一个MOS晶体管导通，输出和输入之间变为低阻抗，从而汽车变速器男同性恋导通。 CMOS汽车变速器男同性恋与CMOS反相器的组合可构成作为CMOSIC集成电路的基本用户针织面料的多个复杂逻辑门电路。 1. CMOS和变频电路如图2-21所示。 2.3.3 CMOS逻辑男同性恋整电路、图2-21 CMOS与非门电路，在a、b两个输入信号中的一个为0时，断开与其端子连接的n沟道MOS管理，导通p沟道MOS管理。 由于两个n沟道MOS管道串联连接，如果某一个截止，则输出端对地的电阻非常大，并联连接的两个p沟道MOS管道，如果某一个