门电路培训课件.ppt

1、1.二极管与门和或门的缺点1、第2章逻辑门、2.1基本逻辑门、2或门、2三极管非门、二极管与门和或门：(1)当多个门串联使用时，低电平将偏离标准值。(2)负载能力差。解决方案：将二极管与门电路与三极管非门电路相结合。DTL与非门电路的工作原理：(1)当a、b、c都连接到高电平5V时，二极管D1D3截止，而D4、D5和t导通，t饱和，VL=0.3V，即输出为低电平。(2)当a、b和c中的任何一个处于0.3V、VP1V的低电平，从而D4、D5和t都被关断时，VL=VCC=5V，即，输出高电平。因此，该电路符合与非门的逻辑关系，即：2.2 TTL逻辑门电路；1.TTL与非门的基本结构和工作原理；2.

2、TTL与非门的逻辑关系；和1。当所有输入都处于3.6V的高电平时，T2和T3接通，VB1=0.73=2.1(伏)。因为T3在饱和状态下开启，所以输出电压为VO=VCES30.3V。此时，T2也在饱和状态下开启，因此VC2=VE2 VCE2=1V。关闭T4和二极管D.与非门的逻辑功能之一得以实现：当输入全部为高时，输出为低。发射极结导通，VB1=1V。因此，T2和T3都被关闭。当T2关闭时，流经RC2的电流很小，可以忽略不计，因此VB4VCC=5V使T4和D导通，然后VoVCC-VB 4-VD=5-0.7-0.7=3.6 (v)实现与非门逻辑功能的另一个方面：当输入为低电平时，输出为高电平。结合

3、以上两种情况，电路满足与非门的逻辑功能，即：(2)当输入具有0.3V 2的低电平时。TTL与非门的开关速度，1。提高TTL与非门工作速度的原理(1)采用多发射极三极管加速存储电荷的耗散过程。(2)采用推挽输出级，输出阻抗小，可对负载电容快速充放电。2TTL与非门传输延迟时间tpd，即从输入波形上升沿的中点到输出波形下降沿的中点的导通延迟时间tPHL。截止延迟时间tPLH是从输入波形下降沿的中点到输出波形上升沿的中点所经过的时间。与非门的传输延迟时间tpd是tPHL和tPLH的平均值。也就是说，一般TTL与非门传输延迟时间tpd是几纳秒和十纳秒。3.TTL与非门的电压传输特性和抗干扰能力，1。电

4、压传输特性曲线：Vo=f(Vi)，(1)输出高电平电压VOH代表正逻辑系统中逻辑“1”的输出电压。对于指定的输出高电压，VOH的理论值为3.6V，VOH(最小值)为2.4V。(2)输出低电平电压VOL代表正逻辑系统中逻辑“0”的输出电压。vol的理论值为0.3V，由乘积指定的输出低电压的最大值为VOL(最大)=0.4V。(3)关断电压VOFF是指当输出电压下降到VOH(最小值)时相应的输入电压。即输入低电压的最大值。在产品手册中，它通常被称为输入低电平电压，用VIL(max)表示。根据产品规定，vil(最大值)=0.8V。(4)开门电平电压VON是指当输出电压降至VOL(最大值)时的相应输入电

5、压。即输入高电压的最小值。在产品手册中，它通常被称为输入高电平电压，用VIH(min)表示。根据产品规定，VIH(最低)=2V。(5)对应于阈值电压Vth的电压传输特性的过渡区域的输入电压，即，确定电路的关断和导通的分割线，也是确定输出高电压和低电压的分割线。近似：VthVOFFVON为ViVth，与非门关闭，高电平输出；因此，与非门打开并输出低电平。Vth在视觉上通常被称为阈值电压。Vth的值为1.3V1.V.2几个重要参数，低电平噪声容限VNVOF-VOL(最大值)0.8V-0.4V0.4V高电平噪声容限vnhvoh(最小值)-von 2.4 v-2.0 v 0.4 v，TTL门电路的输出

6、高低电平不是一个值，而是一个范围。同样，其输入电平也有一个范围，即其输入信号允许一定的容差，这称为噪声容差。，3抗干扰能力，4。TTL与非门的负载能力，1输入低电平电流IIL和输入高电平电流IIH(1)输入低电平电流IIL是指当门电路的输入端连接到低电平时，从门电路的输入端流出的电流。您可以计算：产品规格IIL1.6mA毫安.(2)输入高电平电流IIH是指当门电路的输入端连接到高电平时流入输入端的电流。有两种情况。寄生三极管效应：如图(a)所示。此时，IIH=PIB1，p是寄生三极管的电流放大系数。因为P和I的值远小于1，所以IIH的值相对较小。产品规格：IIH40uA。倒置放大状态：如图(b

7、)所示。此时，IIH=1 B1，1是反向放大的当前放大系数。(1)充满电流的负载，2)负载容量。当驱动栅极输出低电平时，电流从负载栅极注入驱动栅极。当负载门的数量增加并且吸电流增加时，T3将不饱和，并且输出低电平将上升。因此，允许注入输出端的电流被定义为输出低电平电流IOL，并且乘积指定IOL=16mA。因此，可以获得：并且当输出电平低时，NOL被称为扇出系数。(2)拉电流负载。当输出较高时，NOH称为扇出系数。产品规格IOH=0.4mA.可以得出结论，当驱动栅极输出高电平时，电流从驱动栅极汲取并流向负载栅极的输入端。当牵引电流增加时，RC4两端的电压降增加，这将降低输出高电平。因此，允许拉出

8、输出端的电流被定义为输出高电平电流IOH。一般情况下，取两者中较小的值作为门电路的扇出系数，用“否”来表示。TTL与非门7400、7400的例子是一个典型的TTL与非门器件，它包含4个与非门，总共有2个输入和14个引脚。引脚排列图如图所示。6.其他类型的TTL门电路，1非门，2或非门和3或非门，在工程实践中，有时需要使用几个门的输出并行实现与逻辑，这就是所谓的线与。普通的TTL门电路不能接线和。为此，专门制造了一种可以布线的门电路的集电极开路。4开集电极门(OC门)，(1)线AND。电路如图所示，逻辑关系为：OC门主要用于以下几个方面：(2)实现电平转换。如图所示，输出高电平可以改为10V。(

9、3)用作驱动器。如图所示，它是用于驱动发光二极管的电路。(1)当输出电平高时，RP不能太大。当RP为最大值时，确保输出电压为VOH(最小值)，并选择外部上拉电阻RP:get:get:(2)当输出低电平时，RP不应太小。当RP最小时，保证输出电压为VOL(最大)，因此：RP(最小)RPRP(最大)，(1)三态输出门的结构和工作原理。当EN=0时，g的输出为1，D1关闭，这相当于一个正常的与非门有两个输入，这被称为正常工作状态。当EN=1时，g输出为0，T4和T3关闭。此时，当从输出端l看时，它呈现高阻抗，这被称为高阻抗状态或禁止状态。5三态输出门，三态门广泛应用于计算机总线结构中。(a)形成单向

10、总线，实现信号的分时单向传输；(b)形成双向总线，实现信号的分时双向传输。(2)三态门的应用，574LS系列是低功率肖特基系列。674AS系列是一种先进的肖特基系列，是74S系列的继承者。774ALS系列是一种先进的低功耗肖特基系列，是74LS系列的后续产品。TTL集成逻辑门系列介绍174系列是TTL集成电路的早期产品，属于中速TTL器件。274L系列是低功耗TTL系列，也称为LTTL系列。374H系列是一个高速TTL系列。474S系列是肖特基TTL系列，进一步提高了速度。如图所示。因此输出较低。1.NMOS门电路1NMOS非门电路，2.3 MOS逻辑门电路，逻辑关系：(让两个晶体管的导通电压

11、为VT1=VT2=4V和gm1gm2) (1)当输入Vi处于8V的高电平时，T1导通，T2导通。因为o因此，该电路实现了非逻辑。2NMOS门电路(1)与非门，(2)或非门，1逻辑关系：(让VDD(VTN |VTP|)和VTN=|VTP|) (1)当Vi=0V时，TN关断，TP导通。输出VOVDD。(2)当Vi=VDD时，TN接通，TP断开，输出VO0V。第二，互补金属氧化物半导体非门，互补金属氧化物半导体逻辑门电路由氮沟道场效应晶体管和磷沟道场效应晶体管组成。(1)当Vi2V、TN关闭且TP打开时，输出VoVDD=10V。(2)当电压为2V至5V时，TN工作在饱和区，TP工作在可变电阻区。(3

12、)当Vi=5V时，两个管都工作在饱和区，Vo=(VDD/2)=5V。(4)当电压为5VVi8V时，TP工作在饱和区，TN工作在可变电阻区。(5)当Vi8V、TP关闭时，TN打开，输出Vo=0V。可以看出，CMOS门电路的阈值电压vth为vdd/2，2电压传输特性：(让： VDD=10V，VTN=|VTP|=2V)，3工作速度，因为CMOS非门电路工作时总有一个管导通，当它加载电容时，电容充放电速度更快。互补金属氧化物半导体非门的平均传输延迟时间约为10纳秒。(2)或非门，(3)其他互补金属氧化物半导体门电路，(1)互补金属氧化物半导体与非门和或非门电路，(3)具有缓冲级的门电路为了稳定输出高电

13、平和低电平，可以在输入端和输出端分别添加反相器作为缓冲级。下图显示了带有缓冲级的双输入与非门电路。L=，后一级是一个与门。经过逻辑变换，得到一个2.22的异或门电路，它由两级组成。前一级是或非门，输出是。当EN=1时，TP2和TN2同时关闭，输出处于高阻抗状态。因此，这是一个低电平有效的三态门。3 CMOS三态门，工作原理：当EN=0时，TP2和TN2同时导通，这是一个正常的非门，输出，4 CMOS传输门工作原理：(让两个晶体管的导通电压为VTN=|VTP|) (1)当c连接到高电平VDD和低电平0V时，如果Vi在0VVDD范围内变化，至少有一个晶体管导通，这相当于一个闭合开关。(2)当C连接

14、到低电平0V和高电平VDD时，当Vi在0VVDD范围内变化时，TN和TP关断，输出处于高阻抗状态，相当于关断。1系列互补金属氧化物半导体逻辑门(1)基本互补金属氧化物半导体4000系列。(2)高速互补金属氧化物半导体场效应晶体管系列。(3)与TTL兼容的高速互补金属氧化物半导体晶体管系列。2 2CMOS逻辑门电路主要参数的特性(1) Voh(最小值)=0.9VDD体积(最大值)=0.01伏直流电.因此，互补金属氧化物半导体门电路的逻辑摆幅(即高电平和低电平之间的差异)很大。(2)阈值电压Vth约为VDD/2。(3)互补金属氧化物半导体非门的门关电平VOFF为0.45伏，门开电平冯为0.55伏。

15、因此，其高低电平噪声容限可达0.45伏。(4)互补金属氧化物半导体电路的功耗很小，一般小于1毫瓦/门；(5)由于CMOS电路具有很高的输入阻抗，其扇出系数很大，可以达到50。4.互补金属氧化物半导体逻辑门系列及主要参数；1.两种不同类型的集成电路相互连接，驱动栅极必须为负载栅极提供高低电平和足够的输入电流。也就是说，应该满足以下条件：VOH(最小)负载门VIH(最小)驱动门VOL(最大)负载门VIL(最大)驱动门IOH(最大)负载门IIH(总)驱动门IOL(最大)负载门IIL(总)，2.4集成逻辑门电路的应用，(b)用TTL门电路2驱动5V。带负载的晶体管和互补金属氧化物半导体电路的接口问题，

16、1 .可以直接驱动小电流和匹配电平的负载。(一)TTL门电路用于驱动发光二极管。此时，只有大约几百w的限流电阻串联在电路中。2，大电流负载。同一个芯片上的多个门可以作为驱动器并联，如图(a)所示。三极管也可以连接到门电路的输出端，以提高负载能力，如图(b)所示。(2)对于或非门和或门，冗余输入端应连接到低电平，如直接接地；它也可以与有用的输入并行使用。第三，冗余输入端的处理，(1)对于与非门和与门，冗余输入端应连接到高电平，如直接连接到电源的正端，或通过上拉电阻(13kW)连接到电源的正端；如果前一级的驱动能力允许，它也可以与有用的输入端子并联使用。3，一端消除或增加一个小圆圈，同时，相应的变量被反转，其逻辑关系保持不变。任何直线一端的小圆与另一端的逻辑关系保持不变。2.5混合逻辑中逻辑符号的变换，1逻辑图中任意一行的逻辑关系，如果在两端加或删除小圆圈，则保持不变。最简单的门电路是二极管与门、或门和三极管非门。它们是集成逻辑门电路的基础。目前，广泛使用的数字集成电路有两种，一种是由NPN三极管组成的，简称TTL集成电路；另一种由金属氧化物半导体场效应晶体管组成，简称金属氧化物半导体集成电路。3TTL集成逻辑门电路的输入级采用多发射极二极管，输出级