数字逻辑电路 李中发 第3章 门电路

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1、数字逻辑电路李中发制作中国水利水电出版社第3章门电路学习要点掌握各种TTL门电路和CMOS门电路的逻辑功能。理解TTL门电路的主要参数及TTL电路与CMOS电路的主要差异。了解二极管、双极型晶体管和MOS管的开关特性，了解门电路的使用常识，集电极开路门、三态门、传输门等电路及功能。第3章门电路3.1半导体元件的开关特性3.2分立元件门电路3.3TTL集成门电路3.4CMOS集成门电路3.5集成门电路的使用退出3.1半导体元件的开关特性获得高、低电平的基本方法：利用半导体开关元件的导通、截止（即开、关）两种工作状态。逻辑0和1：电子电路中用高、低电平来表示。3.1.1二极

2、管的开关特性逻辑门电路：用以实现基本和常用逻辑运算的电子电路。简称门电路。基本和常用门电路有与门、或门、非门（反相器）、与非门、或非门、与或非门和异或门等。二极管符号：正极负极＋uD－uououi＝0V时，二极管截止，如同开关断开，uo＝0V。ui＝5V时，二极管导通，如同0.7V的电压源，uo＝4.3V。二极管的反向恢复时间限制了二极管的开关速度。Ui<0.5V时，二极管截止，iD=0。Ui>0.5V时，二极管导通。3.1.2晶体管的开关特性＋－RbRc+VCCbce＋－截止状态饱和状态iB≥IBSui=UIL<0.5Vuo=+VCCui=UIHuo=0.3V＋－Rb

3、Rc+VCCbce＋－＋＋－－0.7V0.3V饱和区截止区放大区②ui=0.3V时，因为uBE<0.5V，iB=0，三极管工作在截止状态，ic=0。因为ic=0，所以输出电压：①ui=1V时，三极管导通，基极电流：因为0IBS，三极管工作在饱和状态。输出电压：uo＝UCES＝0.3V工作原理电路转移特性曲线输出特性曲线uiuiGDS

4、RD+VDDGDSRD+VDDGDSRD+VDD截止状态uiUTuo≈03.1.3场效应管的开关特性3.2分立元件门电路3.2.1二极管与门Y=ABY=A+B3.2.2二极管或门①uA＝0V时，三极管截止，iB＝0，iC＝0，输出电压uY＝VCC＝5V②uA＝5V时，三极管导通。基极电流为：iB＞IBS，三极管工作在饱和状态。输出电压uY＝UCES＝0.3V。三极管临界饱和时的基极电流为：3.2.3晶体管非门①当uA＝0V时，由于uGS＝uA＝0V，小于开启电压UT，所以MOS管截止。输出电压为uY＝VDD＝10V。②当uA＝10V时，

5、由于uGS＝uA＝10V，大于开启电压UT，所以MOS管导通，且工作在可变电阻区，导通电阻很小，只有几百欧姆。输出电压为uY≈0V。3.2.4复合门电路1、DTL与非门由与门和非门连接而成2、DTL或非门由或门和非门连接而成3.3TTL集成门电路3.3.1TTL与非门①输入信号不全为1：如uA=0.3V，uB=3.6V3.6V0.3V1V则uB1=0.3+0.7=1V，T2、T5截止，T3、T4导通忽略iB3，输出端的电位为：输出Y为高电平。uY≈5―0.7―0.7＝3.6V3.6V3.6V②输入信号全为1：如uA=uB=3.6V2.1V则uB1=2.1V，T2、T5导

6、通，T3、T4截止输出端的电位为：uY=UCES＝0.3V输出Y为低电平。功能表真值表逻辑表达式输入有低，输出为高；输入全高，输出为低。74LS00内含4个2输入与非门，74LS20内含2个4输入与非门。①A=0时，T2、T5截止，T3、T4导通，Y=1。②A=1时，T2、T5导通，T3、T4截止，Y=0。TTL非门3.3.2其他功能的TTL门电路①A、B中只要有一个为1，即高电平，如A＝1，则iB1就会经过T1集电结流入T2基极，使T2、T5饱和导通，输出为低电平，即Y＝0。②A＝B＝0时，iB1、i'B1均分别流入T1、T'1发射极，使T2、T'2、T5均截止，T3

7、、T4导通，输出为高电平，即Y＝1。TTL或非门①A和B都为高电平（T2导通）、或C和D都为高电平（T‘2导通）时，T5饱和导通、T4截止，输出Y=0。②A和B不全为高电平、并且C和D也不全为高电平（T2和T‘2同时截止）时，T5截止、T4饱和导通，输出Y=1。TTL与或非门与门Y=AB=AB或门Y=A+B=A+B异或门问题的提出：为解决一般TTL与非门不能线与而设计的。①A、B不全为1时，uB1=1V，T2、T3截止，Y=1。接入外接电阻R后：②A、B全为1时，uB1=2.1V，T2、T3饱和导通，Y=0。外接电阻R的取值范围为：OC门