数字电路第3章集成逻辑门电路

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1、第三章　　集成逻辑门电路本章讲授主要内容：1.集成逻辑门的分类，重点介绍TTL与非门、其它功能的TTL集成门电路（非门、或非门、与或非门、异或门、同或门、OC门、三态门）及其改进电路。2.国际通用的74系列TTL的分类方法。3.MOS集成电路中主要介绍NMOS、PMOS、CMOS的反相器和各种门电路，尤其强调了JHR第一节　集成逻辑门的分类JHRDTL与非门电路和符号二极管－晶体三极管逻辑门（DTL）JHRABC与门非门与非门第二节TTL与非门目前国产的TTL电路有CT54/74、CT54/74H、CT54/74S、CT54/7

2、4LS等四在系列。国产CT系列对应于国际上SN系列，如CT74LS160CJ对应SN74LS160CJ。一、TTL与非门符号含义JHRJHR二、TTL数字集成电路的分类与特点1.74－系列这是时期的产品，现仍在使用，但正逐渐被淘汰。2.74H－系列这是74－系列的改进型，属于高速TTL产品。其“与非门”的平均传输时间达10ns左右，但电路的静态功耗较大，目前该系列产品使用越来越少，逐渐被淘汰。JHR3.74S－系列这是TTL的高速型肖特基系列。在该系列中，采用了抗饱和肖特基二极管，速度较高，但品种较少。4.74LS－系列这是当前

3、TTL类型中的主要产品系列。品种和生产厂家都非常多。性能价格比比较高，目前在中小规模电路中应用非常普遍。JHR5.74ALS－系列这是“先进的低功耗肖特基”系列。属于74LS－系列的后继产品，速度（典型值为4ns）、功耗（典型值为1mW）等都有较大的改进，但价格比较高。6.74AS－系列这是74S－系列的后继产品，尤其速度（典型值为1.5ns）有明显的提高，又称“先进超高速肖特基”系列。总之，TTL系列产品向着低功耗、高速度方向发展。其主要特点为：JHR◆不同系列同型号器件管脚排列完全兼容。◆参数稳定，使用可靠。◆噪声容限高达数

4、百毫伏。◆输入端一般有钳位二极管，减少了反射干扰的影响。输出电阻低，带容性能力强。◆采用＋5V电源供电。二、电路组成1.典型的TTL与非门电路结构JHR输入级中间倒相级输出级JHR输入级中间倒相级输出级JHR该电路解为三个部分：输入级、中间倒相级、输出级。（1）输入级：由多发射极三极管T1和电阻R1构成。其等效电路如图所示。T1管有两个作用：●实现逻辑“与”的功能；●T1管由饱和变为截止的过程中，其基区存储电荷，可通过T1管的集电极电流iC加速消散，使电路工作速度有较大的提高。JHR（2）输出级：三极管T4、二极管D和三极管T3

5、构成推拉式输出电路。T3管饱和导通时，T4和D截止；T3管截止时，T4、D导通，JHR使整个电路输出阻抗降低，既可提高电路的负载能力，又可改善输出电压波形，使工作速度提高。（3）中间倒相级：T2三极管的集电和发射极输出倒相电压（即电压升降互反），以满足输出级互补工作的要求。该级电路对门的负载能力及工作速度均有较大影响。二、功能分析1.输入全接高电平（3.6V）或悬空TTL与非门的工作状态如图等效电路。JHR电源VCC通过R1和T1的集电结向三极管T2和T3提供基极电流，在参数设计上使T2和T3管能饱和导通。因此T2管集电极电位V

6、C2为：VC2＝VBE3＋VCE2＝0.7＋0.3＝1V三极管T4和D必然是截止的，Z输出低电平VL＝0.3V。此时，T1管基极电位为VB1＝VBC1＋VBE2＋VBE3＝0.7＋0.7＋0.3＝2.1VT1管的发射极电压JHRJHRVBE1＝2.1－3.6＝－1.5V＜0因此，T1管发射结处于反向偏置，而集电结处于正向偏置，所以，T1管处于发射结和集电结倒置使用放大状态。TTL的输出电压为V0L＝0.3V　（低电平）2.输入端中有的接低电平（0.3V）TTL与非门的工作状态如图等效电路。JHRJHR设VT1C＝3.6V，VT1

7、A＝VT1B＝0.3V。此时，T1管VBEC发射结优先导通，T1基极电压VB1被钳位在：VB1＝VA＋VBEC＝0.3＋0.7＝1V该电压不足以使T2、T3导通，使T2和T3同时截止。T2管基极电位：VB2＝VB1－VBC1＝1－0.7＝0.4V正5V电源通过R2向T4管提供基极电流，使T4和D均导通状态，由于R2上流过的电流只有　　　而iL在毫安级以下，因此R2上的压降可忽略，输出电压为：JHRV0H＝VCC－VBE4－VD＝5－0.7－0.7＝3.6V　（高电平）由上述分析可知TTL电路输入输出电位关系为：“全高出低，有低出

8、高”按照正逻辑关系称为“全1出0，有0出1”，因此其逻辑表达式为逻辑真值表JHR这是一个正逻辑“与非门”。应注意的是，在TTL与非门电路中，输入端悬空，相当于接高电平。JHR三、特性及主要参数1.电压传输特性V0＝f（vI）（2）电压传输特性（1）测试电路JHR