哈工大《数字电路》课件第3章 门电路课堂用

1、Harbin Institute of Technology数字电路课件-内部资料第三章 门电路在现代数字电子设备，如微机及各种数控装置中，执行逻辑及数字运算的电路，几乎都是选用各种功能的集成电路组装而成的。随着微电子技术的进步，集成电路不但性能日益改善，而且规模（即单位芯片面积中听容纳的晶体管数目）也不断增加，因而电路块的功能也愈显复杂。众所周知，现代数字集成电路，就是在半导体硅一类材料的芯片上，用特殊工艺制造出大量晶体管，同时布上适当的连线，再经测试和封装而成。数字集成电路中的晶体管，多数是工作在开关状态的，与模拟电路中晶体管的小信号(线性)工作状态有很大的不同。TTL，MOS及ECL。等

2、类逻辑门的基本结构、工作原理、外部特性及应用知识。3.1晶体管的开关特性及反相器3.1.1 晶体二极管特性曲线及等效电路作用：限幅、钳位3.l.2 晶体管三极开关(反相器)及其特性(1) 特性曲线的折线化和等效电路 NPN晶体管共射极开关电路，即反相器。其中vi为输入控制方波输入特性图(c)输出特性图(d)当电源电压Vcc及负载电阻Rc确定后，晶体管的工作点可以落在三种不同的区域，即放大(线性)区、饱和区及截止区，完全由基极电流来决定: 饱和区：iBIBS临界饱和点:集-射极间压降Vce很小Vces0.20.3 截止区：VBE 0 饱和区、截止区等效电路(2) 分布电容对反相器的影响(3) 开

3、关特性由饱和经放大到截止时，电荷消散时间图3-10 共射晶体管开关特性(4) 场效应管(FET)开关结型FET：J-FET，主要用于模拟电路金属-氧化物-半导体：MOS-FET，Metal Oxide SemiconductorFET主要用于数字电路特点：电压型，开关特性好，功耗低，容易集成缺点：速度较慢N沟道增强型MOS管反相器RD可用有源负载代替传输时延3.2早期门电路3.2.1二极管门电路（a） FABC（b） FABC表3-1 二极管门电路的电平真值表ABCF(V)ABCF(V)0000.7VCC5V00000050.7VIL 0V0054.30500.7VIH 5V0504.3055

4、0.70554.35000.75004.35050.75054.35500.75504.355555554.33.2.2 电阻晶体管逻辑门（RTL）3.2.3 二极管晶体管逻辑门（DTL）III区II区I区3-3 晶体管晶体管逻辑门(TTL)3-3-1 TTL基本门的工作原理（1）标准型TTL门电路I区：输入级II区：中间级III区：输出级(2) 快速型TTL改进方法： T4微导通、电平移位(3) 肖特基TTL门电路（STTL）改进方法：利用肖特基管的抗饱和特性(4) 低功耗肖特基TTL门电路（LS-TTL）(5) 高速TTL门电路（F-TTL）3-3-2 TTL的外部特性（1）电压传输特性V

5、OHminVOLmax（2）输入、输出特性输入特性多余输入端的处理输出特性：l 门电路的驱动能力输出为低电平时： 最大允许灌电流为 IOLmax输出低电平扇出系数为： NOLIOLmax/IILmax输出为高电平时：最大允许拉电流为 IOHmax输出高电平扇出系数为： NOHIOHmax/IIHmax（3）电源及功耗3-3-3 TTL门电路的其它结构（1）集电极开路门（OC门）为什么要用OC门？功能：线与输出逻辑直接相与例34IiLmaxVOHminVOLmaxONICBOIOLmaxIiHmaxOC门的应用（2）三态门（TS门）三态门应用（3）施密特输入结构（1）与或非门FABCD3.3.4 其它TTL门电路(2)异或门CABDA+BEAB+A+BFEAB+AB阿爸AB3-3-5 集成电路的封装F1 ABF2 AB3-4 射极耦合逻辑门（ECL）ECL门特性：3-6 金属-氧化物-半